مبدل پوسته و لوله
در مبدلهای حرارتی پوسته لوله (Shell and Tube Heat Exchangers)، تبادل حرارت، بین یک سیال که داخل لوله جریان دارد و یک سیال دیگر که در بیرون لوله جریان دارد، انجام میگیرد، فضای بیرون لوله‌ها توسط یک استوانه که پوسته نامیده میشود، محدود میشود.
این نوع مبدلها کارکردهای بسیار متفاوتی دارند؛ طراحی، بهینه‌سازی و ساخت این نوع مبدلها، طبق سفارش مشتریان، مطابق با استانداردهای معتبر ملی و بین‌المللی در شرکت تهران مبرد انجام میگیرد.
تعدادی از انواع مبدلهای حرارتی پوسته لوله:
– مبدلهای خنک‌کن روغن تجهیزات صنعتی
– مبدلهای گرمکن و خنک‌کن آب تجهیزات صنعتی
– مبدلهای خنک‌کننده هوای فشرده کمپرسور، افترکولر و اینترکولر
– انواع مبدلهای گرمکن و خنک‌کن پالایشگاهی و نیروگاهی
– اواپراتور و کندانسور
– انواع گرمکن و سردکن سیالات مختلف
و …
ماکزیمم قطر پوسته تا 2.5 متر
ماکزیمم ضخامت تیوب شیت تا 200 میلیمتر
امکانات کامل ساخت تیوب شیت ها شامل سوراخکاری , شیارزنی( (Grooving) , برقوکاری (Reaming) و … مطابق استاندارد
امکانات کامل Rolling و Welding تیوب ها به تیوب شیت ها مطابق استاندارد
امکانات کامل جهت خمکاری لوله ها با استفاده از دستگاههای CNC و NC
امکانات کامل جوشکاری شامل TIGوMIG/MAG
امکانات کامل جهت سندبلاستینگ و رنگ مبدلهای تولیدی
ماشین آلات لازم جهت ساخت فین تیوبهای مختلف
ابزار آلات لازم جهت تعمیر و بازسازی ، مونتاژ مبدلها
ماتریال ساخت مبدل حرارتی:
موادی که در ساخت مبدلها استفاده میگردد بستگی به سیالات و یا بخار که در داخل مبدل جریان دارد ، شرایط فرآیند مثل فشار ، درجه حرارت و غیره و همینطور قیمت تمام شده و عمر و سرویس و تعمیرات و نگهداری از پارامترهای انتخاب مواد در مبدلها میباشند.
لوله های مبدل حرارتی :
لوله های مبدل حرارتی میتواند بصورت درزدار و یا بدون درز در نظر گرفته شود واین دو نوع لوله میتواند از ماتریال های مختلف انتخاب گردد.
اندازه لوله ها معمولاً بر اساس قطر خارجی و ضخامت آنها انتخاب میشوند. اندازه لوله های مبدل بین “⅜ Ø تا “Ø2 انتخاب میشوند . اندازه ای که بیشترین کاربرد را دارد “½Ø و “¾ Ø است که این اندازه از نقطه نظر اقتصادی نیز کاربردتر است.
ماتریال لوله های بکار رفته در ساخت مبدلها شامل :
لوله های کربن استیل بدون درز و درزدار
لوله های استینلس استیل گروه 300 و 400
لوله های مسی
لوله های کاپرنیکل
لوله های آلومینیوم برس ، آدمیرال برس و برنج
پوسته:
پوسته اکثراً از ماتریال کربن استیل ، استینلس استیل و به ندرت از فسفر برنج و مس ساخته میشوند.
تیوب شیت:
تیوب شیت های مبدلهای پوسته و لوله ای از ماتریال کربن استیل ، کربن استیل فورج شده ، استینلس استیل ، فسفربرنج و بندرت مس ساخته میشوند.
کاربرد در صنایع مختلف:
مبدلهای حرارتی در صنایع زیرین کاربرد دارد:
صنایع حرارتی و برودتی
صنایع نفت ، گاز و پتروشیمی
صنایع غذایی و بهداشتی
صنایع چوب و کاغذ
صنایع نیروگاهی
صنایع فلزی ، کانی و ریخته گری
• طراحی بصورت لوله U:
در مبدلهای بصورت U تیوب لوله ها بصورت سنجاق سر(Hair Pin) خم شده و دوسر لوله ها به تیوب شیت اکسپند شده اند که در این تیپ لوله ها بآسانی و بدون وابسته بودن به پوسته انبساط یافته و مشکلی در انبساط لوله و پوسته بوجود نمی آید.
• طراحی بصورت تیوب شیت متحرک:
در این نوع مبدل یکی از تیوب شیت ها بصورت ثابت و تیوب شیت دیگر بصورت متحرک (Floating) میباشد که در این نوع مبدل انبساط لوله ها بآسانی قابل جبران است و مشکلی از نقطه نظر انبساط وجود ندارد.
• طراحی بصورت تیوب شیت های ثابت:
در این نوع مبدل لوله ها به تیوب شیت هایی که خود به پوسته جوشکاری شده اند متصل میشوند که در این نوع مبدل میتوان با قراردادن انبساط گیر در وسط پوسته و جوشکاری آن به پوسته تغییرات انبساط را جبران نمود.
ترتیب عبور سیال از داخل لوله ها:
ساده ترین الگوی جریان ، جریانی است که سیال از یک طرف لوله ها وارد و از طرف دیگر خارج میشود که این نوع تیوب باندل را یک پاسه میگوئیم که این نوع باندل در بعضی از فرآیندها کاربرد دارد ولی خیلی کم مورد استفاده قرار میگیرد.
جهت افزایش مقدار انتقال حرارت بایستی مقدار سرعت جریان را در داخل لوله ها بالا برد وآن نیز با افزایش تعداد پاسها ( با قراردادن صفحات پارتیشن ) در ورودی لوله ها عملی میگردد.
در باندلهای با تیوب شیت ثابت میتوان چندین صفحه پارتیشن را در دو طرف ورودی و خروجی تیوب شیت ها قرار داد.
جریان سیال طرف پوسته:
• ساپورت لوله ها:
با توجه به اینکه بالا بودن طول لوله ها و پائین بودن قطر آنها در مبدلهای پوسته و لوله ای باعث خم شدن لوله ها میگردد جهت جلوگیری از شکم دادن لوله ها و کاهش ارتعاش در باندلهای بلند بایستی صفحات نگهدارنده لوله ها در فواصلی در طول تیوب باندل قرار گیرد.
ساپورت لوله ها مقداری تاثیر در جریان طرف پوسته دارد ولی اساساً نقش نگهداری لوله ها در تیوب باندل را عهده دار است.
• بافل ها:
بافل ها جهت اصلاح شرایط جریان در طرف پوسته کاربرد دارد و باعث رسیدن به ضریب انتقال حرارت مناسب در طرف پوسته میشوند.
بدون وجود بافل ها جریان از یک طرف پوسته وارد شده در داخل تیوب باندل پخش شده و بصورت جریان موازی و با سرعت کم از طرف دیگر مبدل خارج میشود و انتقال حرارت خوب انجام نمی گیرد.
ملاحظات سرویس و نگهداری:
در طراحی مبدلها بایستی سرویس و نگهداری مد نظر قرار گیرد تا بتوان بآسانی نسبت به تعمیر و سرویس مبدل اقدام نمود از جمله سیال رسوب گذار را در داخل لوله ها در نظر گرفت تا بتوان بآسانی نسبت به برس زدن و تمیزکاری داخل لوله ها اقدام نمود.
ملاحظات نصب و کاربرد مبدلها:
با رعایت مواردی میتوان از مبدلها استفاده بهینه نمود که بعضی از این موارد بشرح ذیل میباشد:
سیال با دمای بالا را در طرف پوسته ( بیرون لوله ها ) و آب سردکننده در داخل لوله ها منظور گردد.
اگر از شیر رگولاتور اتوماتیک آب استفاده مینمائید آن را در ورودی آب مبدل قرار دهید و سیستم لوله کشی آب خروجی را طوری در نظر بگیرید که مبدل همیشه پر آب باشد و همینطور پروب درجه حرارت را در طرف هدرهای مبدل نصب نمائید.
بر روی مبدل بایستی بوشن هایی جهت تخلیه سیال طرف پوسته و طرف لوله در نظر گرفته شود و همینطور بوشن هایی جهت هواگیری منظور گردد.
در صورت استفاده از آب شهر و جهت جلوگیری از پرشدن مبدل با لجن و ناخالصی های دیگر حتماً از یک صافی در ورودی مبدل استفاده نمائید.
مبدلهایی با تیوب باندل فیکس جهت بخار توصیه نمی شود و در اینگونه موارد مبدل با تیوب باندل متحرک پیشنهاد میشود.
لوله کشی های مبدل بایستی بصورت مناسب ساپورت شده تا از وارد شدن فشار اضافی به بوشن های ورودی و خروجی مبدل جلوگیری گردد و در صورت وجود ارتعاشات اضافی قرار دادن لرزه گیرها توصیه میگردد.
وقتی که پوسته مبدل را باز میکنید کسگت ها را تعویض نمائید . جهت جلوگیری از خوردگی و اطمینان از آب بندی بر روی کسگت ها روغن بمالید.
در مدلهای استاندارد نمی توان از آب نمک استفاده کرد ، برای اینگونه مبدل میتوان ( برای مثال) از لوله ها و تیوب شیت های کاپرنیکل 90/10 استفاده نمود و همینطور برای آبهای شور نیز بایستی از مواد مخصوص استفاده نمود.
موقعی که از آندهای روی (Zn)برای موارد خاص استفاده میگردد دو هفته پس از استارت مبدل آنها را مورد بازبینی قرار دهید و در این مدت با بازبینی چشمی آند و تعیین خوردگی آن فاصله بازدیدهای بعدی و کنترل آن مشخص میشود و موقعی که 70% حجم آند خورده شد آن را تعویض نمائید.
با تخلیه آب مبدلها آنها را از یخ زدن در دمای زیر صفر درجه محافظت نمائید.
Iمحفظه روغن مبدل ممکن است با لجن پر شود و نیاز به تمیزکاری باشد. پیشنهاد میگردد که محفظه روغن با یک حلال تجارتی پر شده و پس از نیم ساعت با یک جریان معکوس مبدل حلال شسته شود تا لجن ها تمیز گردد و در صورت نیاز شستشو را ادامه دهید.
بعضی وقتها نیاز به تمیزکاری لوله های کولینگ از آلودگی ها و رسوبات میباشد که پیشنهاد میگردد با مخلوط 50% جوهر نمک و آب ( دارای مواد ضد خوردگی آهن و فلزات ) استفاده نمائید و جهت تأثیر بهتر میتوانید از فرچه هایی که بر روی لوله ها خش ایجاد نکنند جهت شستشو استفاده نمائید و پس از اتمام کار میتوانید با یک خنثی کننده محیط را خنثی و پس از شستشوی کامل دوباره مبدل را وارد مدار نمائید.
