เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนชนิดหลอดคงที่อุตสาหกรรมแบบแผ่นหลอด

 
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นท่อคงที่สำหรับอุตสาหกรรม | ได้รับการรับรอง ASME
 
 
 
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นท่อคงที่คืออะไร?
 
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นท่อคงที่เป็นหนึ่งในประเภทของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด ซึ่งขึ้นชื่อในเรื่องความเรียบง่าย โครงสร้างที่แข็งแรง และความคุ้มค่าในการใช้งาน ในการออกแบบนี้ ชุดท่อจะถูกเชื่อมหรือขยายอย่างถาวรเข้าไปในแผ่นท่อที่อยู่กับที่ที่ปลายทั้งสองด้าน ซึ่งจากนั้นจะถูกยึดด้วยสลักเข้ากับเปลือก การกำหนดค่านี้ช่วยลดความจำเป็นในการใช้หัวลอยหรือข้อต่อขยายในบางกรณี ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความเครียดจากความร้อนปานกลางและของเหลวในการทำงานที่สะอาดส่วนประกอบสำคัญ:
 

 
 
แผ่นท่อ:
 
แผ่นกลมหนา (มักจะเป็นเหล็กกล้าคาร์บอน สแตนเลส หรือไทเทเนียม) ที่ยึดท่อให้อยู่กับที่
 
ท่อถูกเชื่อม ม้วน หรือขยายเข้าไปในแผ่นท่อเพื่อให้แน่ใจว่ามีการซีลที่กันรั่ว
 
ท่อ:
 
โดยทั่วไปมีเส้นผ่านศูนย์กลาง ¾" ถึง 1.5" ทำจากวัสดุเช่น ทองแดง สแตนเลส ไทเทเนียม หรือโลหะผสมนิกเกิล
 
จัดเรียงในรูปแบบสามเหลี่ยม (30°/60°) สี่เหลี่ยมจัตุรัส (90°) หรือสี่เหลี่ยมจัตุรัสหมุน เพื่อสร้างสมดุลระหว่างการถ่ายเทความร้อนและการเข้าถึงการทำความสะอาด
 
เปลือก:
 
ภาชนะทรงกระบอก (เหล็กกล้าคาร์บอนหุ้มด้วยวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อน) ที่มีชุดท่อ
 
แผ่นกั้น (แบบแบ่งส่วน แบบเกลียว หรือแบบแท่ง) จะนำของเหลวฝั่งเปลือกให้ไหลเพื่อเพิ่มความปั่นป่วนและการถ่ายเทความร้อน
 
ช่อง/ส่วนหัว:
 
กระจายของเหลวฝั่งท่อออกเป็นหลายช่อง (1 ช่อง, 2 ช่อง, ฯลฯ) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพความเร็วและเวลาในการพัก
 
หลักการทำงาน
 
 
ของเหลวไหลผ่านสองวงจรแยกกัน:
 
ของเหลวฝั่งท่อ:
 
ไหลผ่านท่อ (1 ถึง 8 ช่อง ขึ้นอยู่กับการออกแบบ)ของเหลวฝั่งเปลือก:
 
ไหลรอบท่อ โดยมีแผ่นกั้นนำทางเพื่อเพิ่มการสัมผัสแบบข้ามกระแสความร้อนถ่ายเทผ่านผนังท่อผ่านการนำความร้อนและการพาความร้อน โดยมีการจัดเรียงแบบเคาน์เตอร์โฟลว์เพื่อให้ได้ค่าความแตกต่างของอุณหภูมิเฉลี่ยแบบลอการิทึม (LMTD) ที่สูงที่สุด
ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค
 
 
พารามิเตอร์
 

 
 
การจัดการความเครียดจากความร้อน:
 
แผ่นท่อคงที่จำกัดการขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกันระหว่างเปลือกและท่อ
 
วิธีแก้ไข:
 
ข้อต่อขยาย: ข้อต่อลูกฟูกหรือข้อต่อหน้าแปลนดูดซับการขยายตัวตามแนวแกน (ทั่วไปในการใช้งานไอน้ำ)
 
การจับคู่วัสดุ: ใช้วัสดุเปลือก/ท่อที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนใกล้เคียงกัน (เช่น เปลือกเหล็กกล้าคาร์บอนพร้อมท่อเหล็กกล้าคาร์บอน)
 
ข้อจำกัดด้านความดัน:
 
แผ่นท่อหนา (สูงสุด 300 มม.) สำหรับการใช้งานแรงดันสูง
 
เส้นผ่านศูนย์กลางท่อที่เล็กลง (เช่น ¾") ช่วยเพิ่มความทนทานต่อแรงดัน
 
การลดการเปรอะเปื้อน:
 
ท่อเรียบเคลือบสารกันติด (PTFE) สำหรับของเหลวหนืด
 
ช่องทำความสะอาดสารเคมีหรือระบบ CIP (Clean-in-Place) สำหรับการบำรุงรักษา
 
การเลือกวัสดุ
 
 
ส่วนประกอบ
 

 
 
ต้นทุนต่ำ: ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวน้อยลงและการผลิตที่ง่ายกว่าการออกแบบหัวลอยหรือ U-ท่อ
 
ความต้านทานการรั่วไหล: แผ่นท่อเชื่อมช่วยลดความเสี่ยงในการรั่วไหล
 
ความกะทัดรัด: เหมาะสำหรับการใช้งานแรงดัน/อุณหภูมิสูงในพื้นที่จำกัด
 
ข้อจำกัด
 
 
ความท้าทายในการบำรุงรักษา: ไม่สามารถถอดชุดท่อออกได้ การทำความสะอาดเชิงกลทำได้ยาก
 
ความไวต่อความเครียดจากความร้อน: ไม่เหมาะสำหรับ ΔT ขนาดใหญ่ (>100°C) หากไม่มีข้อต่อขยาย
 
มีแนวโน้มที่จะเปรอะเปื้อน: การออกแบบระยะพิทช์แคบเสี่ยงต่อการอุดตันด้วยของเหลวสกปรก
 
การใช้งาน
 
 
เคมี/ปิโตรเคมี: คอนเดนเซอร์ รีบอยเลอร์ และคูลเลอร์สำหรับของเหลวที่ไม่เปรอะเปื้อน
 
การผลิตไฟฟ้า: เครื่องทำความร้อนน้ำป้อน, คูลเลอร์น้ำมันหล่อลื่น
 
HVAC: เครื่องทำความเย็นและระบบทำความร้อนส่วนกลาง
 
เภสัชกรรม: การแลกเปลี่ยนความร้อนแบบปลอดเชื้อด้วยแผ่นท่อคู่เพื่อป้องกันการปนเปื้อนข้าม
 
มาตรฐานและรหัส
 
 
TEMA (สมาคมผู้ผลิตเครื่องแลกเปลี่ยนท่อ): Class R (โรงกลั่น) C (ทั่วไป) หรือ B (เคมี)
 
ASME BPVC Section VIII: ควบคุมการออกแบบภาชนะรับความดัน
 
ISO 16812: ระบุข้อกำหนดของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ
 
บทสรุป
 
 
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นท่อคงที่สร้างสมดุลระหว่างความเรียบง่าย ความน่าเชื่อถือ และต้นทุน ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานด้านความร้อนและความดันปานกลาง ความยืดหยุ่นในการออกแบบของพวกเขา—ผ่านตัวปรับเปลี่ยน เช่น ระยะห่างของแผ่นกั้น วัสดุท่อ และข้อต่อขยาย—ช่วยให้สามารถปรับแต่งสำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ ได้ อย่างไรก็ตาม การพิจารณาอย่างรอบคอบเกี่ยวกับการเปรอะเปื้อน การขยายตัวทางความร้อน และการเข้าถึงการบำรุงรักษาเป็นสิ่งสำคัญในช่วงการออกแบบ