เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อเป็นอุปกรณ์วิศวกรรมความร้อนชนิดหนึ่งและทำหน้าที่ถ่ายโอนความร้อนจากสารหล่อเย็นไปยังสารที่ให้ความร้อน บทบาทของสารหล่อเย็นอาจเป็นไอน้ำหรือของเหลวทั้งนี้ขึ้นอยู่กับกรณีที่เฉพาะเจาะจง ในวันที่รุ่นเปลือกและท่อของเครื่องทำความร้อนได้รับการใช้อย่างกว้างขวางที่สุด
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นอุปกรณ์ที่ค่อนข้างซับซ้อนที่ใช้เป็นเครื่องควบแน่นเครื่องทำความร้อนหรือเครื่องระเหย
เนื้อหา
พื้นที่ใช้งาน
การผลิตอุปกรณ์เหล่านี้เริ่มต้นขึ้นในต้นศตวรรษที่ยี่สิบ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าสถานีความร้อนต้องการเครื่องทำความร้อนที่พื้นผิวขนาดใหญ่ที่ทำงานที่ความดันสูง
เครื่องทำความร้อนของเชลล์และหลอดถูกนำมาใช้ในหลายอุตสาหกรรม ได้แก่ :
- อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ
- การผลิตสารเคมี
- อุตสาหกรรมอาหาร.
เกือบทุกการผลิตเกี่ยวข้องกับการสร้างหรือการดูดซับความร้อนดังนั้นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจึงเป็นที่ต้องการในกิจกรรมต่างๆของมนุษย์ ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ในสถานประกอบการเช่นเดียวกับการทำงานของเครื่องปรับอากาศและเครื่องทำความร้อนในประเทศเครื่องทำความเย็นด้วยหม้อน้ำในรถยนต์ ฯลฯ ขึ้นอยู่กับการออกแบบและคุณสมบัติ
บันทึก! เครื่องทำความร้อนประเภทนี้ส่วนใหญ่มักจะใช้สำหรับระบายความร้อนของเหลวทำงานและทำความร้อนสารทำความเย็นสำหรับการทำงานของปั๊มความร้อน
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเชลล์และท่อถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในฐานะคอนเดนเซอร์และเครื่องระเหย วันนี้ต้องขอบคุณการพัฒนาเทคโนโลยีอุตสาหกรรมการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนได้ก้าวหน้าขึ้นและทันสมัยขึ้นเรื่อย ๆ
ข้อดีและข้อเสียของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ
จากมุมมองเชิงโครงสร้างเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนประเภทนี้มีความคล้ายคลึงกับรุ่นแรกที่ผลิตเมื่อต้นศตวรรษที่ยี่สิบ ความทันสมัยของอุปกรณ์เหล่านี้ส่งผลต่อองค์ประกอบบางอย่างเท่านั้นอย่างไรก็ตามพื้นฐานยังคงไม่เปลี่ยนแปลง วัสดุที่ทันสมัยที่ใช้สำหรับเครื่องทำความร้อนเปลือกและท่อสามารถปรับปรุงคุณสมบัติการดำเนินงานของพวกเขา
ในการผลิตเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนวัสดุที่ทันสมัยถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงคุณภาพของอุปกรณ์สำเร็จรูป
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของเชลล์และท่อมีความโดดเด่นด้วยคุณภาพเชิงบวกจำนวนหนึ่งซึ่งทำให้พวกเขายังคงองค์ประกอบที่ขาดไม่ได้ของอุตสาหกรรมต่าง ๆ มาจนถึงทุกวันนี้:
- ความต้านทานต่อค้อนน้ำในระบบ;
- ความสามารถในการทำงานกับสภาพแวดล้อมที่มีมลพิษ
- อัตราการถ่ายเทความร้อนต่ำ
- ผลงานที่ดี
- ความต้านทานการสึกหรอ
- การบำรุงรักษา;
- ความต้านทานต่อแรงดันสูง
- ความต้านทานต่อสารเคมีที่รุนแรง
- ความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน
- ความน่าเชื่อถือและความทนทาน
เครื่องทำความร้อนประเภทนี้มีข้อเสีย ได้แก่ :
- ขนาดค่อนข้างใหญ่
- ราคาสูง.
อุปกรณ์และหลักการทำงาน
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อประกอบด้วยองค์ประกอบโครงสร้างหลายอย่าง พิจารณารายการหลัก:
- ปลอก (ที่อยู่อาศัย);
- ช่องทางการจัดจำหน่ายและมัคคุเทศก์;
- ระบบท่อภายใน
- แผ่นท่อ
- ฉากกั้นและซีล
อุปกรณ์รุ่นนี้โดดเด่นด้วยการมีท่อที่ซ่อนท่อภายในดังนั้นชื่อ -“ shell-and-tube”
หัวฉีดสองหัวเชื่อมเข้ากับร่างกาย หนึ่งในนั้นเป็นผู้รับผิดชอบในการจัดหาสภาพแวดล้อมการทำงานและอื่น ๆ สำหรับข้อสรุป หน้าแปลนพิเศษเชื่อมกับปลายของท่อ
นอกจากนี้โครงสร้างของฮีตเตอร์ดังกล่าวยังรวมถึงแผ่นท่อระหว่างที่มีการเชื่อมท่อพร้อมกับกริดระยะไกล การออกแบบนี้ก่อให้เกิดระบบท่อของตัวแยกชิ้นส่วนและทำให้ตัวทำความร้อนทำงานแบบหลายรอบได้
หัวฉีดสองอันจะถูกเสียบเข้าไปที่ด้านล่างของเครื่องกู้คืนซึ่งในทำนองเดียวกับหัวฉีดของท่อให้ทำหน้าที่เข้าและออก ด้านล่างของเครื่องกู้คืนพร้อมครีบ Recuperator flanges เป็นผสมพันธุ์ครีบของตัวเรือน ระบบท่อของอุปกรณ์ดังกล่าวถูกเสียบเข้าไปในตัวเรือน ลูกกรงได้รับการแก้ไขโดยใช้องค์ประกอบการปิดผนึกและสลักเกลียวพิเศษระหว่างหน้าแปลนของเครื่องกู้คืนและตัวเรือน สิ่งนี้ช่วยให้หากจำเป็นเพื่อซ่อมแซมองค์ประกอบของอุปกรณ์เปลือกและท่อได้อย่างราบรื่น
หลักการทำงานของฮีทเตอร์ชนิดนี้มีดังนี้: สื่อร้อนและเย็นไหลเวียนผ่านสองช่องทาง กระบวนการถ่ายเทความร้อนจะดำเนินการระหว่างผนังของช่องทางเหล่านี้
ประเภทของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ
ตัวทำความร้อนแบบเปลือกและท่อค่อนข้างซับซ้อนจากมุมมองโครงสร้างอุปกรณ์และมีหลายสายพันธุ์ที่น่าสนใจ เนื่องจากคุณสมบัติการออกแบบ (การปรากฏตัวของ recuperator) อุปกรณ์เปลือกและท่อถูกจัดประเภทเป็นประเภทที่ปฏิรูป
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อเป็นอุปกรณ์ประเภทเดียวกันที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้
นอกจากนี้ขึ้นอยู่กับทิศทางของการเคลื่อนไหวของสื่อการทำงานเครื่องทำความร้อนแบบเปลือกและท่อถูกแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้:
- โดยตรงไหลผ่าน
- crossflow;
- ทวน
รูปแบบเปลือกและท่อได้รับชื่อเนื่องจากความจริงที่ว่าท่อที่มีสารหล่อเย็นไหลเวียนอยู่ภายในท่อ มีการพึ่งพาความเร็วของสื่อการทำงานกับจำนวนของหลอดที่อยู่ในปลอก ในทางกลับกันความเร็วที่สูงขึ้นอัตราการถ่ายเทความร้อนของอุปกรณ์ก็จะสูงขึ้น
พิจารณาวัสดุพื้นฐานที่ทำฮีทเตอร์ดังกล่าว:
- เหล็กอัลลอย
- เหล็กกล้าไร้สนิม
- เหล็กกล้าความแข็งแรงสูง
หลอดของอุปกรณ์ดังกล่าวสามารถทำจากวัสดุดังต่อไปนี้:
- เหล็ก;
- ทองแดง;
- ทองเหลือง;
- ไทเทเนียม.
การใช้วัสดุดังกล่าวมีความเกี่ยวข้องกับความจริงที่ว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนมักจะทำงานในสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยและสัมผัสกับสารที่มีฤทธิ์รุนแรงซึ่งอาจทำให้เกิดการกัดกร่อน
ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนทำจากวัสดุที่มีความต้านทานการกัดกร่อนสูงเช่นไทเทเนียมหรือสแตนเลส
สิ่งสำคัญ! เหล็กธรรมดาไม่เหมาะสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อเนื่องจากมีความต้านทานการกัดกร่อนต่ำ
แบบจำลองเปลือกหอยและหลอดยังแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ วันนี้มีอุปกรณ์เหล่านี้ 4 ประเภท:
- เครื่องทำความร้อนพร้อมกับเครื่องชดเชยอุณหภูมิ
- เครื่องทำความร้อนด้วยหลอดคงที่ (คงที่);
- อุปกรณ์ที่มีหลอดรูปตัวยูและรูปตัว W;
- อุปกรณ์หัวลอย
เครื่องทำความร้อนเชลล์และท่อสามารถวางในพื้นที่แนวนอนแนวตั้งหรือในบางมุม
ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนเพิ่มขึ้น
อุตสาหกรรมไม่หยุดนิ่ง - อัพเกรดเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอย่างต่อเนื่อง การปรับปรุงคุณสมบัติทางเทคนิคสามารถทำได้โดยใช้วิธีการต่อไปนี้:
- การสร้างกระแสเชี่ยว
- การใช้งานของเม็ดมีดเกลียวเนื่องจากมีการไหลตามยาวและตามขวางรอบ ๆ หลอด
- การผลิตโปรไฟล์และท่อบิด
- การใช้ของผสมซึ่งรวมถึงของเหลวและก๊าซ
- การสร้างการสั่นสะเทือนของพื้นผิวที่รับผิดชอบการถ่ายเทความร้อน
- การไหลเป็นจังหวะของสภาพแวดล้อมการทำงาน
วิธีการข้างต้นสามารถเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน นอกจากนี้ยังเป็นเรื่องธรรมดาที่จะใช้วิธีการหลายวิธีพร้อมกัน การรวมกันดังกล่าวสามารถเพิ่มลักษณะการทำงานของเครื่องทำความร้อนแบบเปลือกและท่อได้อย่างมีนัยสำคัญโดยใช้ปัจจัย 2-3 นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าวิธีการบางอย่างไม่เพียง แต่เพิ่มอัตราการถ่ายเทความร้อน แต่ยังสามารถทำหน้าที่อื่น ๆ ที่เป็นประโยชน์ ตัวอย่างเช่นการไหลแบบปั่นป่วนป้องกันการสะสมของเกลือบนผนังด้านในของท่อซึ่งกำจัดการลดลงของลูเมนของหลอด
การปรับปรุงอย่างต่อเนื่องของการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนช่วยให้เพิ่มการถ่ายเทความร้อนและเพิ่มลักษณะการทำงาน
เคล็ดลับการเลือกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
โปรแกรมการคำนวณตัวทำความร้อนแบบเปลือกและท่อต้องการคำสั่งที่ชัดเจนของข้อมูลเริ่มต้น อุปกรณ์ฟื้นตัวที่ดีต้องใช้วงจรที่กำหนดไว้อย่างดี มีหลายจุดที่ควรพิจารณาเมื่อเลือกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ บทบัญญัติเหล่านี้มีความสำคัญมากสำหรับการคำนวณ
ก่อนอื่นมันเป็นสิ่งสำคัญที่ควรทราบว่าสำหรับสารหล่อเย็นที่เป็นของเหลวและก๊าซมีความเร็วในการไหลเวียนที่เฉพาะเจาะจงผ่านท่อ ดังกล่าวข้างต้นความเร็วที่สูงกว่าการถ่ายเทความร้อนที่ดีกว่าตามลำดับ สำหรับสื่อของเหลวช่วงความเร็วตั้งแต่ 0.6 ถึง 6 m / s สำหรับสื่อที่เป็นก๊าซสามารถตั้งความเร็วได้ตั้งแต่ 3 ถึง 30 m / s อย่างไรก็ตามปริมาณพลังงานที่ใช้ยังขึ้นอยู่กับความเร็วดังนั้นในบางกรณีความเร็วของสารหล่อเย็นจะถูกประเมินค่าต่ำเพื่อลดการใช้ไฟฟ้า
เมื่อเลือกหลอดคุณควรใส่ใจกับวัสดุที่ใช้ทำรวมทั้งเส้นผ่านศูนย์กลาง วัสดุของหลอดถูกเลือกขึ้นอยู่กับสื่อการทำงานที่จะไหลเวียนผ่านพวกเขา จะต้องจำไว้ว่ายิ่งสภาพแวดล้อมก้าวร้าวมากเท่าไหร่ก็ยิ่งมีความน่าเชื่อถือมากขึ้นเท่านั้น
สิ่งสำคัญ! หากระบบจะทำความสะอาดโดยใช้กรดแนะนำให้คุณเลือกท่อสแตนเลส สแตนเลสมีคุณสมบัติป้องกันการกัดกร่อนสูงมีความต้านทานที่ดีต่อรีเอเจนต์เชิงรุกและนอกจากนี้ยังมีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนต่ำ
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกหอยและท่อเป็นอุปกรณ์ที่ค่อนข้างใหญ่ดังนั้นเมื่อเลือกพวกมันมันก็คุ้มค่าที่จะพิจารณาขนาดของมันดังนั้นในอนาคตจะไม่มีปัญหากับการขนส่งและการติดตั้ง
อุปกรณ์ขนาดใหญ่มีน้ำหนักมากซึ่งเพิ่มต้นทุนการขนส่ง
นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องคำนึงถึงความจริงที่ว่าหลังจากการติดตั้งจะต้องมีพื้นที่ด้านหน้าของเครื่องกู้คืนเพื่อดำเนินการซ่อมแซมอุปกรณ์หากจำเป็น ควรมีพื้นที่เพียงพอเพื่อให้ระบบท่อสามารถถอดออกจากตัวเรือนได้ ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อจะต้องมีการออกแบบที่คำนึงถึงการเข้าถึงได้ฟรีไม่เพียง แต่กับองค์ประกอบหลัก แต่ยังรวมถึงชิ้นส่วนอะไหล่อื่น ๆ ด้วย นี่คือความจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งของอุปกรณ์ควบคุม
เคล็ดลับการใช้งานเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อและเชลล์
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนประเภทนี้แม้ว่าจะเป็นอุปกรณ์ที่ไม่โอ้อวดก็ตามและไม่ช้าก็เร็วพวกเขาต้องการการทำความสะอาดหรือซ่อมแซมเชิงป้องกัน
การซ่อมแซมตัวแลกเปลี่ยนความร้อนมีผลกระทบบางอย่าง - ส่วนใหญ่มักจะเป็นการลดลงของค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน ส่วนที่เปราะบางที่สุดของเปลือกและเครื่องทำท่อคือท่อ ตามกฎแล้วมันเป็นคนที่ทำให้เกิดการสลาย ทราบเกี่ยวกับคุณสมบัติของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนนี้ผู้เชี่ยวชาญแนะนำให้ซื้อมาร์จิ้น นอกจากนี้ปัญหามักเกิดขึ้นเมื่ออุปกรณ์เหล่านี้ถูกควบคุมโดยคอนเดนเสท การเปลี่ยนแปลงใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเบี่ยงเบนในพื้นที่การถ่ายเทความร้อน การเปลี่ยนแปลงในพื้นที่การถ่ายเทความร้อนมักจะไม่ใช่เชิงเส้น
การทำอุปกรณ์ด้วยมือของคุณเองนั้นค่อนข้างยากและในบางกรณีก็เป็นไปไม่ได้ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบ shell-and-tube เป็นอุปกรณ์ที่ซับซ้อนมากซึ่งการผลิตนั้นต้องใช้กระบวนการทางเทคโนโลยีอย่างเข้มงวดซึ่งรวมถึงหลายขั้นตอน
