Đơn vị kích thước thay thế ống gói cho bộ trao đổi nhiệt đầu nổi

Bó ống chùm thay thế cho Bộ trao đổi nhiệt đầu nổi | Kích thước tùy chỉnh

Ống chùm là gì?

Ống chùm là thành phần cốt lõi của bộ trao đổi nhiệt dạng ống lồng, bao gồm các ống, tấm ống, vách ngăn, miếng đệm và thanh giằng. Khi được sử dụng để thay thế bộ trao đổi nhiệt đầu nổi, ống chùm được cấu hình lại để phù hợp với thiết kế tấm ống cố định, mang lại những lợi thế riêng biệt về chi phí, sự đơn giản và độ tin cậy cho các ứng dụng cụ thể. Sự chuyển đổi này đặc biệt phù hợp trong các tình huống mà ứng suất nhiệt có thể quản lý được, yêu cầu bảo trì là tối thiểu hoặc điều kiện vận hành ủng hộ một thiết kế chắc chắn, chống rò rỉ. Dưới đây là phân tích chi tiết về vai trò của ống chùm trong việc thay thế bộ trao đổi đầu nổi, bao gồm các thông số kỹ thuật, cân nhắc thiết kế và sự đánh đổi.

Các thành phần chính của ống chùm

1. Ống:

   • Vật liệu: Thép không gỉ (316L), titan, hợp kim đồng-niken hoặc Inconel, được chọn vì khả năng chống ăn mòn và độ dẫn nhiệt.

   • Đường kính: Thông thường từ ¾" đến 1,5" OD (19–38 mm), với độ dày thành từ 1,2–3 mm (BWG 12–18).

   • Bố cục: Kiểu tam giác (30°/60°), vuông (90°) hoặc vuông xoay để tối ưu hóa việc truyền nhiệt và khả năng tiếp cận làm sạch.

2. Tấm ống:

   • Tấm hình tròn dày (thép carbon, thép không gỉ hoặc vật liệu bọc) neo các ống.

   • Ống được hàn, cán hoặc giãn vào các tấm để tạo ra một lớp bịt kín cứng, chống rò rỉ.

3. Vách ngăn:

   • Các loại: Vách ngăn phân đoạn (phổ biến nhất), xoắn ốc hoặc vách ngăn dạng thanh để hướng dòng chảy phía vỏ và ngăn ngừa rung.

   • Khoảng cách: 20–50% đường kính vỏ; khoảng cách gần hơn làm tăng độ nhiễu loạn nhưng làm tăng sụt áp.

4. Thanh giằng và miếng đệm:

   • Duy trì sự liên kết của vách ngăn và tính toàn vẹn của ống chùm dưới ứng suất vận hành.

Tại sao thay thế bộ trao đổi đầu nổi bằng ống chùm cố định?

Bộ trao đổi nhiệt đầu nổi cho phép giãn nở nhiệt bằng cách để một tấm ống "nổi", cho phép dễ dàng tháo ống chùm để bảo trì. Tuy nhiên, ống chùm tấm cố định được ưu tiên khi:

• Giảm chi phí là rất quan trọng (không có cụm đầu nổi, ít phớt hơn).

• Rủi ro rò rỉ phải được giảm thiểu (các tấm ống hàn loại bỏ các hỏng hóc của gioăng).

• Điều kiện Áp suất/Nhiệt độ cao (HPHT) đòi hỏi kết cấu chắc chắn.

• Bám bẩn là tối thiểu, làm giảm nhu cầu làm sạch cơ học thường xuyên.

Các điều chỉnh kỹ thuật để thay thế ống chùm cố định

1. Quản lý ứng suất nhiệt:

   • Đầu nổi vốn có khả năng chứa giãn nở nhiệt, nhưng ống chùm cố định yêu cầu:

     • Khớp nối giãn nở: Khớp nối hình ống hoặc mặt bích trên vỏ để hấp thụ giãn nở khác biệt (quan trọng nếu ΔT > 50–100°C).

     • Phù hợp vật liệu: Sử dụng vật liệu vỏ/ống có hệ số giãn nở nhiệt tương tự (ví dụ: vỏ thép carbon với ống thép carbon).

2. Thiết kế áp suất:

   • Các tấm ống cố định được làm dày hơn (lên đến 300 mm) để chịu được áp suất cao (lên đến 300 bar phía ống).

   • Đường kính ống nhỏ hơn (ví dụ: ¾") tăng cường khả năng chịu áp suất.

3. Giảm thiểu bám bẩn:

   • Bước ống rộng hơn (1,25–1,5x đường kính ống) để giảm tắc nghẽn.

   • Ống nhẵn hoặc tráng (ví dụ: PTFE) cho chất lỏng dính hoặc ăn mòn.

4. Các điều khoản bảo trì:

   • Cổng làm sạch hóa học hoặc hệ thống CIP (Làm sạch tại chỗ) để bù đắp cho các ống không thể tháo rời.

So sánh: Ống chùm cố định so với đầu nổi

Ưu điểm của ống chùm cố định trong việc thay thế

1. Hiệu quả chi phí:

   • Loại bỏ các thành phần đầu nổi (ví dụ: vòng đệm tách, phớt tuyến), giảm chi phí chế tạo và bảo trì.

2. Thiết kế nhỏ gọn:

   • Lý tưởng cho các cài đặt bị hạn chế về không gian do có ít bộ phận chuyển động hơn.

3. Độ bền:

   • Các tấm ống hàn chịu được áp suất và nhiệt độ cao hơn mà không bị rò rỉ.

4. Vận hành đơn giản:

   • Không có nguy cơ sai lệch đầu nổi hoặc suy giảm phớt theo thời gian.

Hạn chế và chiến lược giảm thiểu

1. Hạn chế giãn nở nhiệt:

   • Giải pháp: Lắp đặt khớp nối giãn nở hoặc sử dụng thiết kế vỏ linh hoạt (ví dụ: ống thổi).

2. Dễ bị bám bẩn:

   • Giải pháp: Tích hợp hệ thống làm sạch tự động (ví dụ: CIP) hoặc lớp phủ chống bám bẩn.

3. Ống không thể tháo rời:

   • Giải pháp: Thiết kế để làm sạch hóa học hoặc chỉ định các ống siêu mịn để trì hoãn sự bám bẩn.

Các ứng dụng phù hợp để thay thế ống chùm cố định

1. Nhà máy lọc dầu:

   • Bộ làm mát khí áp suất cao, nơi rủi ro rò rỉ lớn hơn nhu cầu bảo trì.

2. Nhà máy điện:

   • Bộ gia nhiệt nước cấp và bộ làm mát dầu bôi trơn với chu kỳ nhiệt ổn định.

3. Chế biến hóa chất:

   • Bộ trao đổi chất lỏng không bám bẩn (ví dụ: dung môi, chất lỏng chưng cất).

4. Hệ thống HVAC:

   • Máy làm lạnh và bình ngưng với mạch nước sạch.

Tiêu chuẩn và tuân thủ

• TEMA Class R/C/B: Quy định các quy tắc thiết kế cho bộ trao đổi tấm ống cố định.

• ASME BPVC Section VIII: Điều chỉnh các thành phần được đánh giá theo áp suất (tấm ống, vỏ).

• ISO 16812: Quy định các yêu cầu về hiệu suất nhiệt và thiết kế cơ học.