Bộ ống thay thế cho bộ trao đổi nhiệt đầu nổi.
Tube Bundle là gì?
Một gói ống là thành phần cốt lõi của một bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống, bao gồm các ống, tấm ống, baffles, khoảng cách, và dây thừng.các gói ống được cấu hình lại để phù hợp với thiết kế tấm ống cố định, mang lại những lợi thế rõ ràng về chi phí, đơn giản và độ tin cậy cho các ứng dụng cụ thể.yêu cầu bảo trì là tối thiểuSau đây là một sự phân chia chi tiết về vai trò của các gói ống để thay thế các bộ trao đổi đầu nổi, bao gồm các đặc điểm kỹ thuật,các cân nhắc thiết kế, và đánh đổi.
Các thành phần chính của gói ống
Các ống:
Vật liệu: Thép không gỉ (316L), titan, hợp kim đồng-nickel, hoặc Inconel, được chọn vì khả năng chống ăn mòn và dẫn nhiệt.
Chiều kính: Thông thường 3⁄4 "đến 1.5" OD (19?? 38 mm), với độ dày tường từ 1,2?? 3 mm (BWG 12 ′′ 18).
Layout: Mô hình hình tam giác (30 ° / 60 °), hình vuông (90 °) hoặc hình vuông xoay để tối ưu hóa chuyển nhiệt và tiếp cận làm sạch.
Bảng ống:
Các tấm tròn dày (thép carbon, thép không gỉ hoặc vật liệu bọc) để neo các ống.
Các ống được hàn, cuộn hoặc mở rộng vào các tấm để có một niêm phong cứng, chống rò rỉ.
Đánh bóng:
Các loại: Phân đoạn (thường gặp nhất), xoắn ốc hoặc thanh chống để hướng dòng chảy phía vỏ và ngăn ngừa rung.
Khoảng cách: 20~50% đường kính vỏ; khoảng cách gần hơn làm tăng nhiễu loạn nhưng làm tăng giảm áp suất.
Dây tie và spacers:
Duy trì sự liên kết của buffer và tính toàn vẹn của ống dưới áp lực hoạt động.
Tại sao thay thế các bộ trao đổi đầu nổi bằng các gói ống cố định?
Máy trao đổi nhiệt đầu nổi cho phép mở rộng nhiệt bằng cách cho phép một tấm ống "trôi nổi", cho phép dễ dàng loại bỏ gói ống để bảo trì. Tuy nhiên, các gói tấm ống cố định được ưa thích khi:
Giảm chi phí là rất quan trọng (không có tập hợp đầu nổi, ít con dấu hơn).
Nguy cơ rò rỉ phải được giảm thiểu (các tấm ống hàn loại bỏ sự cố vỏ).
Điều kiện áp suất cao / nhiệt độ cao (HPHT) đòi hỏi xây dựng mạnh mẽ.
Bị bẩn là tối thiểu, làm giảm nhu cầu làm sạch cơ khí thường xuyên.
Các điều chỉnh kỹ thuật để thay thế các gói ống cố định
Quản lý căng thẳng nhiệt:
Đầu nổi vốn có khả năng mở rộng nhiệt, nhưng các gói ống cố định đòi hỏi:
Các khớp giãn: Các khớp giãn hoặc các khớp giãn trên vỏ để hấp thụ sự giãn nở khác biệt (còn quan trọng nếu ΔT > 50 ∼ 100 °C).
Sự khớp vật liệu: Sử dụng vật liệu vỏ / ống có hệ số mở rộng nhiệt tương tự (ví dụ, vỏ thép cacbon với ống thép cacbon).
Thiết kế áp suất:
Các tấm ống cố định được dày lên (lên đến 300 mm) để chịu áp suất cao (lên đến 300 bar bên ống).
Độ kính ống nhỏ hơn (ví dụ, 3⁄4") làm tăng sức đề kháng áp suất.
Giảm bẩn:
Độ cao ống rộng hơn (1.25 ≈ 1.5x đường kính ống) để giảm tắc nghẽn.
Các ống mịn hoặc phủ (ví dụ như PTFE) cho chất lỏng dính hoặc ăn mòn.
Các quy định về bảo trì:
Các cổng làm sạch hóa học hoặc hệ thống CIP (Mở sạch tại chỗ) để bù đắp cho các gói không thể tháo rời.
So sánh: Bộ phận ống cố định so với đầu nổi
|
Parameter |
Bộ ống cố định |
Đầu nổi |
|---|---|---|
|
Sự giãn nở nhiệt |
Cần nối mở rộng hoặc vật liệu phù hợp |
Cài đặt trong nhà thông qua đầu nổi |
|
Bảo trì |
Chỉ sử dụng để làm sạch bằng hóa chất; gói không thể tháo rời |
Dễ dàng làm sạch cơ khí; gói có thể tháo rời |
|
Chi phí |
Hạ (thiết kế đơn giản hơn, ít thành phần hơn) |
Cao hơn (bộ niêm phong phức tạp, tập hợp nổi) |
|
Nguy cơ rò rỉ |
Tiêu chuẩn tối thiểu (bảng ống hàn) |
Cao hơn (nhiều vỏ/bộ niêm phong) |
|
Ứng dụng |
Các chất lỏng sạch, ΔT trung bình, HPHT |
Các chất lỏng bẩn, ΔT lớn, dịch vụ thường xuyên |
Ưu điểm của các gói ống cố định thay thế
Hiệu quả chi phí:
Loại bỏ các thành phần đầu nổi (ví dụ: vòng hỗ trợ tách, niêm phong tuyến), giảm chi phí sản xuất và bảo trì.
Thiết kế nhỏ gọn:
Lý tưởng cho các cài đặt không gian hạn chế do ít bộ phận chuyển động hơn.
Độ bền:
Các tấm ống hàn chịu được áp suất và nhiệt độ cao hơn mà không bị rò rỉ.
Hoạt động đơn giản:
Không có nguy cơ sai đường thẳng của đầu nổi hoặc sự suy thoái của niêm phong theo thời gian.
Các hạn chế và chiến lược giảm thiểu
Các hạn chế mở rộng nhiệt:
Giải pháp: Lắp đặt các khớp mở rộng hoặc sử dụng các thiết kế vỏ linh hoạt (ví dụ: phồng).
Nhược điểm bẩn:
Giải pháp: Kết hợp các hệ thống làm sạch tự động (ví dụ: CIP) hoặc lớp phủ chống bẩn.
Các gói không thể tháo rời:
Giải pháp: Thiết kế để làm sạch hóa học hoặc chỉ định các ống siêu mịn để trì hoãn bẩn.
Ứng dụng thích hợp cho việc thay thế gói ống cố định
Các nhà máy lọc dầu:
Máy làm mát khí áp suất cao nơi rủi ro rò rỉ vượt quá nhu cầu bảo trì.
Nhà máy điện:
Máy sưởi nước và máy làm mát dầu bôi trơn với chu kỳ nhiệt ổn định.
Xử lý hóa học:
Máy trao đổi chất lỏng không bẩn (ví dụ: dung môi, chất lỏng chưng cất).
Hệ thống HVAC:
Máy làm mát và máy ngưng tụ với mạch nước sạch.
Tiêu chuẩn và tuân thủ
TEMA lớp R/C/B: Đặt ra các quy tắc thiết kế cho các bộ trao đổi tấm ống cố định.
Phần VIII của ASME BPVC: Điều chỉnh các thành phần được đánh giá áp suất (bảng ống, vỏ).
ISO 16812: Xác định các yêu cầu về hiệu suất nhiệt và thiết kế cơ khí.
