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 3 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 50 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

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 35- تا 200 درجه سانتیگراد و فشار طراحی تا 25 بار می باشد.این مبدل ها بیشتر در فرایند های مایع-مایع، عملگر های کندانس و تبخیر استفاده می شوند.

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 0.5 تا 500 متر مربع است،حداکثر فشار کارکرد آن ها 15bar و حداکثر دمای عملیاتی آن ها نیز 500 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 35bar را دارند.

• مبدل های گرمایی یا سطوح 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 ای

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.
15 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 200 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 1.5 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:

09128978600

09152073141

05135415050

جدول فنی

Total Length mm	Hot Water Outlet inch	Hot Water Inlet inch	Water Inlet inch	Heating Surface	Tube Sheet Size inch	Model
1050	2	2	2	10	6	HEW-610
1500	2	2	2	15	6	HEW-615
1950	2	2	2	20	6	HEW-620
1550	2	2	2	30	2	HEW-830
1650	2	2	2	35	8	HEW-835
1850	2	2	2	40	8	HEW-840
1500	3	3	2 1/2	45	10	HEW-1045
1600	3	3	2 1/2	50	10	HEW-1050
1700	3	3	2 1/2	55	10	HEW-1055
1400	3	3	3	60	12	HEW-1260
1600	3	3	3	70	12	HEW-1270
1800	3	3	3	80	12	HEW-1280
1900	3	3	3	90	12	HEW-1290
2100	3	3	3	100	12	HEW-12100
1600	3	3	3	90	14	HEW-1490
1900	3	3	3	110	14	HEW-14110
2000	3	3	3	120	14	HEW-14120
1760	4	4	4	130	16	HEW-16130
1860	4	4	4	140	16	HEW-16140
1960	4	4	4	150	16	HEW-16150
2060	4	4	4	160	16	HEW-16160
2340	4	4	4	170	18	HEW-18170
2440	4	4	4	180	18	HEW-18180
2500	4	4	4	190	18	HEW-18190
2540	4	4	4	200	18	HEW-18200
2330	8	8	6	200	20	HEW-20200
2370	8	8	6	230	20	HEW-20230
2500	8	8	6	240	20	HEW-20240
2670	8	8	6	250	20	HEW-20250
2720	8	8	6	260	20	HEW-20260
2870	8	8	6	280	20	HEW-20280
2330	8	8	10	290	24	HEW-24290
2430	8	8	10	300	24	HEW-24300
2580	8	8	10	360	24	HEW-24360
2630	8	8	10	380	24	HEW-24380
2730	8	8	10	400	24	HEW-24400
2830	8	8	10	420	24	HEW-24420
2880	8	8	10	440	24	HEW-24440