مبدل حرارتی

مبدل حرارتی

فرآیند تبادل گرما بین دو سیال با دماهای متفاوت، که توسط دیواره جامدی از هم جداشده اند، در بسیاری از کاربرد های صنعتی و مهندسی روی میدهد. وسیله ایی که برای تبادل این گرما به کار میرود، مبدل حرارتی مینامند. مبدل های حرارتی از تجهیزات بسیار مهم مورد استفاده در تاسیسات نفت، گاز، پتروشیمی  ، گرمایش ساختمان ، تهویه مطبوع، تولید قدرت ، بازیابی گرمای هدر رفته و فرآوری شیمیایی به شمار میرود.

در بسیاری از فرایند ها گلوگاه فرایند (Bottle Neck) یک مبدل حرارتی است،یعنی اگر برای مبدل مشکلی بوجود بیاید،کل فرایند دچار مشکل می شود.پس طراحی و شناخت عملکرد مبدل ها امری بسار ضروری است

انواع مبدل حرارتی

 مبدل حرارتی لوله ای

این نوع مبدل ها از لوله هایی با مقطع دایره ای ساخته می شوند که یک سیال داخل و یک سیال خارج لوله قرار داد وبر اساس نوع طراحی به ۳ دسته تقسیم می شوند:

• مبدل دو لوله ای (Double-pipe H.Ex)

این مبدل ها شامل یک لوله است که به صورت هم مرکز در داخل لوله ای با قطر بزرگتر قرار می گیرد،معمولا این تجهیز به صورت U شکل طراحی و ساخته می شود.

این نوع مبدل ها برای سطوح انتقال حرارت کوچک مثلا تا ۵۰ متر مربع به کار می روند و
هم چنین برای جریان سیال های گرم و سرد در فشار های بالا مناسب است.

•  مبدل حرارتی پوسته و لوله (Shell & Tube H.Ex)

مشابه مبدل های دو لوله ای هستند که به جای یک لوله دسته ای از لوله ها در یک پوسته قرار می گیرند.

سیال دیگر هم در سمت پوسته به صورت همسو یا ناهمسو جریان میابد.
اجزای اصلی این مبدل عبارتند از:

• دسته لوله ها (Tube Bundle)
• پوسته (Shell)
• سر (Head)
• سر انتهای جلویی (Front-End Head)
• سر انتهای عقبی (Rear-End Head)
• بافل ها (Baffles)
• صفحه لوله ها (Tube Sheets)

از مزیت های این مبدل ها:
تمیز کردن آسانتر مجموعه، هزینه کم در روش ساخت و تولید آن ها نسبت به مبدل های دیگر است.

•  مبدل حرارتی حلزونی یا مارپیچ (Spiral-Tube H.Ex)

این مبدل ها دارای کویل هایی هستند که به صورت حلزونی پیچیده شده اند و در یک پوسته قرار گرفته اند که بیشتر در سیستم های تبریدی استفاده می شود.

•  مبدل حرارتی صفحه ای

مبدل های صفحه ای واشر دار

این مبدل ها شامل تعدادی صفحات نازک با سطح موج دار هستند که سیال های گرم و سرد را از هم جدا می کنند.

این صفحات دارای قطعاتی در گوشه ها هستند که به نحوی آرایش داده شده اند کهجریان های سرد و گرم برای انتقال گرما به صورت یک در میان در فضای بین صفحات جریان یابند.

محدوده عملیاتی این مبدل ها دمای ۳۵- تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد و فشار طراحی تا ۲۵ بار می باشد.این مبدل ها بیشتر در فرایند های مایع-مایع، عملگر های کندانس و تبخیر استفاده می شوند.

صفحه ای حلزونی

از دو صفحه ی بلند و موازی تشکیل شده اند که به صورت حلزونی حول یک میله پیچیده می شود.

سطح انتقال حرارت این مبدل ها از ۰٫۵ تا ۵۰۰ متر مربع است،حداکثر فشار کارکرد آن ها ۱۵bar و حداکثر دمای عملیاتی آن ها نیز ۵۰۰ درجه سانتیگراد است.

•  مبدل لاملا

شکل اصلاح شده ای از مبدل های پوسته و لوله با صفحه لوله شناور است.در این مبدل ها، لوله های تخت شده که به آن ها لاملا نیز گفته می شود،از دو صفحه باریک که برش خورده و در عملیاتی پیوسته به یکدیگر جوش خورده اند، تشکیل شده است.مبدل های لاملا رسوب نمی گیرند و ظرفیت تحمل فشار ۳۵bar را دارند.

• مبدل های گرمایی یا سطوح پره دار

 مبدل صفحه پره دار

سطوحی هستند که شامل پره می باشند.این مبدل ها در فرایند های گاز-گاز و مایع-گاز استفاده می شوند.

از آن جایی که ضریب انتقال حرارت در گاز ها بسیار کوچکتر از مایعات است،پس از سطوح پره دار بیشتر در سمت گاز های استفاده می شوند.

 لوله ای پره دار

در کاربرد های گاز-مایع استفاده می شوند و به همان دلیلی که در بالا گفته شد سیال گاز در سمت پره جریان پیدا می کند.

آشنایی با مبدل حرارتی پوسته و لوله (Shell & Tube)

یکی ازپرکاربرد ترین مبدل های حرارتی در صنعت است،به همین دلیل طراحی آن یکی از ملزوماتی است که یک مهندس فرایند باید داشته باشد.
این مبدل ها بر اساس نوع جریان به سه دسته تقسیم می شوند:

• جریان همسو (Co Current Flow)
• جریان ناهمسو (Counter Current Flow)
• جریان متقاطع (Cross Flow)

این مبدل ها تقریبا برای هر کاربردی می توانند استفاده شوند.ساختار این مبدل ها به صورت چند پاس و چند گذر هم می تواند طراحی شود.

 قسمت های اصلی یک مبدل پوسته و لوله

برای یک مهندس طراح لازم است که اطلاعات کاملی راجب بخش های مکانیکی مختلف مبدل داشته باشد.
۱۵ جز اصلی یک مبدل حرارتی پوسته و لوله عبارتند از:

1. پوسته (Shell)
2. درپوش بسته (Shell Cover)
3. لوله ها (Tubes)
4. مجرا (Channel)
5. درپوش مجرا (Channel Cover)
6. صفحه لوله (Tube Sheet)
7. بافل ها (Baffles)
8. نازل ها (Nozzles)
9. میله های فاصله انداز بافل ها (Tie Rods)
10. صفحات تقسیم کننده گذرها (Pass Partition Plate)
11. صفحه برخورد (Impingement)
12. بافل های طولی (Longitudinal Baffles)
13. آب بندهای بین پوسته و لوله (Sealing Strips)
14. نگهدارنده ها (Supports)
15. فونداسیون (Foundation)

 طبقه بندی مبدل پوسته لوله بر اساس ساختمان

•  صفحه لوله ثابت (Fixed Tube Sheet)

این مبدل ها دارای لوله های مستقیم هستند که در دو انتها توسط صفحه لوله ها به پوسته جوش خورده و محکم شده اند.

در این ساختار پوشش کانال ها ممکن است به صورت جداشدنی و یا به صورت ثابت باشد.

• مبدل حرارتی پوسته لوله U شکل (U-Tube)

همان طور که از اسمش می توان فهمید در این مبدل لوله به صورت U قرار داده شده است.این مبدل ها تنها دارای یک صفحه لوله است.

•  مبدل حرارتی با کلگی شناور

در مواردی که اختلاف دما از ۲۰۰ درجه فارنهایت بیشتر باشد از کلگی شناور استفاده می شود.

این مبدل ها متنوع ترین و کم هزینه ترین مبدل های پوسته و لوله به حساب می آیند.

در این نوع مبدل ها یکی از صفحه لوله ها نسبت به پوسته ثابت و دیگری شناور است.

این موضوع باعث می شود تا مجموعه لوله ها (Bundle) در اثر اثرات انبساطی محدودیتی نداشته باشند.

مزایا و مشخصات فنی

1. مبدل های حرارتی ساخته شده در بخار شعله بر اساس استانداردهای معتبر بین المللی نظیر ASME VIII DIV.1 & THEMA CLASS C طراحی و ساخته میشوند.
2. تمام مراحل شبیه سازی در واحد فنی و مهندسی بخار شعله در طراحی مکانیکی مبدل های حرارتی با بهره گیری از نرم افزارهای پیشرفته PV Elite, FINGLOW و Micro PROTOL  استفاده میشود.
3. بکارگیری تجهیزات پیشرفته کنترل کیفی در واحد صنعتی بخار شعله ؛ انجام انواع آزمایشات مخرب و غیر مخرب نظیر رادیوگرافی، التراسونیک، مایع نافذ صورت می پذیرد تا محصول با بالاترین کیفیت در اختیار مشتری قرار گیرد.
4. فشار تست هیدرواستاتیک ۱٫۵ برابر فشار کاری میباشد.
5. جنس پوسته براساس استاندارد از ورق فولادی و یا بنا به درخواست مشتری از جنس استنلس استیل و لوله از مرغوب ترین لوله مسی بدون درز جهت رسیدن به بالاترین ضریب تبادل حرارتی می باشد.
6. در این نوع از مبدل ها اتصال لوله ها به شبکه به صورت والس می باشد و قابلیت تعویض و جایگزینی لوله ها در مبدل ها وجود دارد.

جهت مشاوره با تیم فنی بخار شعله خراسان تماس بگیرید:

۰۹۱۲۸۹۷۸۶۰۰

۰۹۱۵۲۰۷۳۱۴۱

۰۵۱۳۵۴۱۵۰۵۰

جدول فنی

 

Total Length mm	Hot Water Outlet inch	Hot Water Inlet inch	Water Inlet inch	Heating Surface	Tube Sheet Size inch	Model
۱۰۵۰	۲	۲	۲	۱۰	۶	HEW-610
۱۵۰۰	۲	۲	۲	۱۵	۶	HEW-615
۱۹۵۰	۲	۲	۲	۲۰	۶	HEW-620
۱۵۵۰	۲	۲	۲	۳۰	۲	HEW-830
۱۶۵۰	۲	۲	۲	۳۵	۸	HEW-835
۱۸۵۰	۲	۲	۲	۴۰	۸	HEW-840
۱۵۰۰	۳	۳	۲ ۱/۲	۴۵	۱۰	HEW-1045
۱۶۰۰	۳	۳	۲ ۱/۲	۵۰	۱۰	HEW-1050
۱۷۰۰	۳	۳	۲ ۱/۲	۵۵	۱۰	HEW-1055
۱۴۰۰	۳	۳	۳	۶۰	۱۲	HEW-1260
۱۶۰۰	۳	۳	۳	۷۰	۱۲	HEW-1270
۱۸۰۰	۳	۳	۳	۸۰	۱۲	HEW-1280
۱۹۰۰	۳	۳	۳	۹۰	۱۲	HEW-1290
۲۱۰۰	۳	۳	۳	۱۰۰	۱۲	HEW-12100
۱۶۰۰	۳	۳	۳	۹۰	۱۴	HEW-1490
۱۹۰۰	۳	۳	۳	۱۱۰	۱۴	HEW-14110
۲۰۰۰	۳	۳	۳	۱۲۰	۱۴	HEW-14120
۱۷۶۰	۴	۴	۴	۱۳۰	۱۶	HEW-16130
۱۸۶۰	۴	۴	۴	۱۴۰	۱۶	HEW-16140
۱۹۶۰	۴	۴	۴	۱۵۰	۱۶	HEW-16150
۲۰۶۰	۴	۴	۴	۱۶۰	۱۶	HEW-16160
۲۳۴۰	۴	۴	۴	۱۷۰	۱۸	HEW-18170
۲۴۴۰	۴	۴	۴	۱۸۰	۱۸	HEW-18180
۲۵۰۰	۴	۴	۴	۱۹۰	۱۸	HEW-18190
۲۵۴۰	۴	۴	۴	۲۰۰	۱۸	HEW-18200
۲۳۳۰	۸	۸	۶	۲۰۰	۲۰	HEW-20200
۲۳۷۰	۸	۸	۶	۲۳۰	۲۰	HEW-20230
۲۵۰۰	۸	۸	۶	۲۴۰	۲۰	HEW-20240
۲۶۷۰	۸	۸	۶	۲۵۰	۲۰	HEW-20250
۲۷۲۰	۸	۸	۶	۲۶۰	۲۰	HEW-20260
۲۸۷۰	۸	۸	۶	۲۸۰	۲۰	HEW-20280
۲۳۳۰	۸	۸	۱۰	۲۹۰	۲۴	HEW-24290
۲۴۳۰	۸	۸	۱۰	۳۰۰	۲۴	HEW-24300
۲۵۸۰	۸	۸	۱۰	۳۶۰	۲۴	HEW-24360
۲۶۳۰	۸	۸	۱۰	۳۸۰	۲۴	HEW-24380
۲۷۳۰	۸	۸	۱۰	۴۰۰	۲۴	HEW-24400
۲۸۳۰	۸	۸	۱۰	۴۲۰	۲۴	HEW-24420
۲۸۸۰	۸	۸	۱۰	۴۴۰	۲۴	HEW-24440