Máy trao đổi nhiệt ống cố định công nghiệp.
Máy trao đổi nhiệt ống cố định là gì?
AMáy trao đổi nhiệt tấm ống cố địnhlà một trong những loại trao đổi nhiệt vỏ và ống được sử dụng rộng rãi nhất, nổi tiếng với sự đơn giản, xây dựng mạnh mẽ và hiệu quả chi phí.các gói ống được hàn vĩnh viễn hoặc mở rộng thành một tấm ống tĩnh ở cả hai đầu, sau đó được bóp vào vỏ. cấu hình này loại bỏ nhu cầu về đầu nổi hoặc khớp mở rộng trong một số trường hợp,làm cho nó lý tưởng cho các ứng dụng với áp lực nhiệt vừa phải và chất lỏng hoạt động sạch.
Các thành phần chính:
Bảng ống:
Các tấm hình tròn dày (thường là thép carbon, thép không gỉ hoặc titan) giữ các ống ở đúng vị trí.
Các ống được hàn, cuộn hoặc mở rộng vào các tấm ống để đảm bảo niêm phong chống rò rỉ.
Các ống:
Thông thường có đường kính từ 3⁄4 inch đến 1,5 inch, được làm bằng vật liệu như đồng, thép không gỉ, titan hoặc hợp kim niken.
Được sắp xếp theo bố cục hình tam giác (30°/60°), hình vuông (90°) hoặc hình vuông xoay để cân bằng chuyển nhiệt và truy cập làm sạch.
Vỏ:
Thùng hình hình trụ (thép carbon được phủ bằng vật liệu chống ăn mòn) chứa khối ống.
Baffles (loại phân đoạn, xoắn ốc hoặc thanh) chỉ đạo dòng chảy chất lỏng bên vỏ để tăng cường nhiễu loạn và chuyển nhiệt.
Kênh truyền hình/tựa đề:
Phân phối chất lỏng bên ống thành nhiều đường đi (1 đường đi, 2 đường đi, v.v.) để tối ưu hóa vận tốc và thời gian cư trú.
Nguyên tắc hoạt động
Dầu chảy qua hai mạch riêng biệt:
Lỏng bên ống:Đi qua các ống (1 đến 8 đi, tùy thuộc vào thiết kế).
Lỏng bên vỏ:Dòng chảy xung quanh các ống, hướng dẫn bởi các phao để tối đa hóa tiếp xúc dòng chảy chéo.
Chuyển nhiệt qua các bức tường ống thông qua dẫn điện và đối lưu, với các sắp xếp phản dòng đạt được sự khác biệt nhiệt độ trung bình log cao nhất (LMTD).
Thông số kỹ thuật
|
Parameter |
Phạm vi điển hình |
|
Áp lực |
Mặt vỏ: Tối đa 150 bar (2175 psi) |
|
Bên ống: Tối đa 300 bar (4350 psi) |
|
|
Nhiệt độ |
Tiêu chuẩn: -20 °C đến 400 °C (-4 °F đến 750 °F) |
|
Thiết kế nhiệt độ cao: Tối đa 600 °C (1112 °F) |
|
|
Sự giãn nở nhiệt |
Cần các khớp mở rộng nếu ΔT > 50-100 °C giữa các vật liệu vỏ / ống. |
|
Kháng bị bẩn |
Đường ống ≥ 1,25x đường kính ống để làm sạch. |
|
Vùng bề mặt |
Thiết kế nhỏ gọn: 5 ′′ 500 m2 (54 ′′ 5380 ft2) |
Những cân nhắc về thiết kế
Quản lý căng thẳng nhiệt:
Các tấm ống cố định hạn chế sự mở rộng nhiệt khác nhau giữa vỏ và ống.
Giải pháp:
Các khớp mở rộng: Các khớp nhăn hoặc khớp sườn hấp thụ sự mở rộng trục (thường xảy ra trong các ứng dụng hơi nước).
Phù hợp vật liệu: Sử dụng hệ số mở rộng nhiệt tương tự cho vật liệu vỏ / ống (ví dụ, vỏ thép cacbon với ống thép cacbon).
Các giới hạn áp suất:
Các tấm ống dày (lên đến 300 mm) cho các ứng dụng áp suất cao.
Độ kính ống nhỏ hơn (ví dụ, 3⁄4") cải thiện khả năng chống áp.
Giảm bẩn:
Các ống trơn với lớp phủ không dính (PTFE) cho chất lỏng nhớt.
Cổng làm sạch hóa học hoặc hệ thống CIP (Sạch trong chỗ) để bảo trì.
Lựa chọn vật liệu
|
Thành phần |
Vật liệu chung |
Trường hợp sử dụng |
|---|---|---|
|
Các ống |
SS 316L, Titanium, Cu-Ni, Inconel, Hastelloy |
Các chất lỏng ăn mòn / tinh khiết cao (ví dụ: HCl, nước biển). |
|
Vỏ |
Thép cacbon (bọc SS, lót cao su) |
Các chất lỏng không ăn mòn. |
|
Các bộ đệm |
SS 304, CS với lớp phủ epoxy |
Chống xói mòn / ăn mòn. |
Ưu điểm
Chi phí thấp: Ít bộ phận di chuyển và chế tạo đơn giản hơn so với các thiết kế đầu nổi hoặc ống U.
Chống rò rỉ: Các tấm ống hàn giảm thiểu rủi ro rò rỉ.
Tính nhỏ gọn: Lý tưởng cho các công việc áp suất / nhiệt độ cao trong không gian hạn chế.
Những hạn chế
Các thách thức bảo trì: Các gói ống không thể được tháo ra; làm sạch cơ khí là khó khăn.
Độ nhạy căng thẳng nhiệt: Không phù hợp với ΔT lớn (> 100 °C) mà không có khớp mở rộng.
Thường bị bẩn: Thiết kế pitch hẹp có nguy cơ tắc nghẽn với chất lỏng bẩn.
Ứng dụng
Hóa chất / Dầu hóa học: Máy ngưng tụ, nồi bếp lại và làm mát cho chất lỏng không bẩn.
Sản xuất điện: Máy sưởi nước, máy làm mát dầu bôi trơn.
HVAC: Máy làm mát và hệ thống sưởi ấm.
Dược phẩm: trao đổi nhiệt vô trùng với tấm ống kép để ngăn ngừa nhiễm trùng chéo.
Tiêu chuẩn & Bộ luật
TEMA (Hiệp hội các nhà sản xuất máy trao đổi ống): Lớp R (Sản phẩm lọc dầu), C (Công dụng chung) hoặc B (Hóa chất).
Phần VIII của ASME BPVC: Điều chỉnh thiết kế bình áp suất.
ISO 16812: Xác định các yêu cầu về bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống.
Kết luận
Máy trao đổi nhiệt ống cố định đạt được sự cân bằng giữa sự đơn giản, đáng tin cậy và chi phí, làm cho chúng trở thành sự lựa chọn cho điều kiện nhiệt và áp suất vừa phải.Tính linh hoạt của thiết kế của họ thông qua các biến đổi như khoảng cáchTuy nhiên, việc xem xét kỹ lưỡng các chất gây ốc, mở rộng nhiệt,và tiếp cận bảo trì là rất quan trọng trong giai đoạn thiết kế.
