مبدل حرارتي پوسته و لوله

مهندسان طراح فرآيند هاى حرارتي ، در كاربرد هاي دما و فشار بالا به سراغ مبدل حرارتي پوسته و لوله مي روند.

این مبدل دارای قدمت دیرینه می باشد .

مبدل های حرارتی شل و تیوب به شکل گسترده ای در تهویه و صنایع جهت گرم و سرد کردن سیال ها کاربرد دارند. این نوع مبدل ها در صنایع مختلفی از جمله : برودتی، شیمیایی، انرژی، نیروگاهی، پتروشیمی، هسته ای و بسیاری از صنایع دیگر به طور وسیعی مورد استفاده قرار می گیرند.

مبدل حرارتی پوسته و لوله مطابق نامش از دسته ای از لوله ها (تیوب ها tubes) که درون یک پوسته(shell)  سيلندري شکل جاسازی شده اند، تشکیل می شود.

یک سیال داخل تیوب ها و یک سیال هم اطراف تیوب ها (داخل پوسته) جریان دارد و بر اثر اختلاف دمای میان آن دو ، حرارت از یک سیال به سیال دیگر و از طریق دیواره تیوب ها منتقل می شود.

جنس تيوب ها ميتواند از مس، استيل، نيكل، كربن استيل، آلومينيوم و يا آلياژهاي فولادي ديگر متناسب با خواص سيال مورد نظر، باشد.

در زير تصويرشماتيك دوبعدي و سه بعدي اين مبدل ها و مسير عبور جريان سيال را مشاهده مي كنيد.

اجزاى مبدل حرارتي پوسته و لوله

مبدل حرارتي شل و تيوب از اجزاي اصلي مثل پوسته يا شل،  تيوب ها يا لوله ها، تيوب شيت، بفل ها و هدر ها تشكيل مي شوند و هر كدام نقش مخصوص به خود را در عملکرد مبدل ایفا می کنند.

پوسته

پوسته یا شل بدنه اصلی و نگهدارنده اجزاء مبدل حرارتی پوسته و لوله است که در واقع محل عبور یکی از دو سیال نیز می باشد و به این ترتیب در تبادل حرارت نقش به سزایی ایفا می کند. جنس شل معمولا از فولادهای با درصد کربن پایین مثل St37  است. جهت سهولت در امر ساخت آن معمولا از لوله های بزرگ تا سایز 24 اینچ استفاده میکنند. اگر تیوب شیت بزرگ تری مدنظر باشد با نوردکاری دقیق یک صفحه با ضخامت مطلوب و جوش دقیق دو لبه آن به یکدیگر تولید شل انجام می شود.

هدرها

دو سمت پوسته مبدل با دو قطعه گنبدی شکل به نام هدر بسته و آببند می شود. هدر ها همچنین با فلنج یا جوش به تیوب شیت ها متصل هستند. هدر های دو سر مبدل باید بر اساس نوع کاربرد مبدل انتخاب شوند. بیشتر هدر ها قابلیت باز و بسته شدن دارند تا دسترسی به لوله ها جهت شستشو و انجام تعمیرات ممکن باشد.

تیوب ها

لوله‌ها یا همان تیوب‌ها، در واقع بستری مناسب برای جریان یافتن سیال سرد شونده یا گرم شونده هستند . تا در طول این مسیر عبور بتوان دمای آن را  به دمای دلخواه تغییر داد.

جنس لوله ها عموما مس یا استیل می باشد . و با افزایش تعداد آن‌ها در مبدل، سطح انتقال حرارت و  به تبع آن راندمان دستگاه بالاتر خواهد رفت. لوله‌ های مبدل به‌شکل مستقیم یا به‌صورت خمیده (U  شکل) طراحی می شود . به مسیرهای رفت و برگشتی که سیال پس از ورود به درون تیوب ها تا خروج از آن، طی می کند. پاس گفته می‌شود. در مدل‌های ۲ پاس، سیال پس از طی کردن طول لوله تغییر جهت داده و مسیر برگشت را طی می‌کند تا از همان سمتی که وارد شده از دستگاه خارج شود.

تیوب شیت

انتهای همه تیوب ها (لوله ها) به تیوب شیت جوش شده است. در واقع وظیفه آن مهار و آب بندی تیوب ها نسبت به یکدیگر است. تعداد تیوب شیت ها بسته به طراحی مبدل از نظر نحوه قرار گیری لوله ها و تعداد پاس مورد نیاز یک یا دو عدد می باشد.

از نظر نوع تیوب شیت ها، دو نوع مبدل حرارتی پوسته و لوله وجود دارد. در نوع اول هر دو تیوب شیت ابتدا و انتهای مبدل با پوسته و به طور ثابت مهار می شوند. در نوع دوم یکی از تیوب شیت ها با پوسته مهار شده و تیوب شیت سمت دیگر می تواند آزادانه شناور شود. و از مشکلات ناشی از اختلاف انبساط حرارتی جلوگیری شود.

بافل (Baffle)

درون پوسته صفحات  نازکی به نام بافل (baffle) به عنوان صفحات هدایت کننده جریان سیال ، جاسازی می شود تا در سیال جاری درون پوسته ، جریان مغشوش به وجود آید و راندمان انتقال حرارت به حداکثر خود برسد.

کاربردها 

در هر جایی از صنعت که نیاز به انتقال گرما (بدون تماس مستقیم) بین دو سیال خصوصا در دما و فشار بالا باشد . از انواع مبدل های حرارتی پوسته و لوله استفاده می شود که مهمترین کاربردها و موارد استفاده آنها عبارتند از :

1. دستگاه ها و صنایع تهویه مطبوع سرمایشی و گرمایشی
2.  موتورخانه ها
3.  صنعت تولید غذا و دارو
4.  صنعت تولید مواد شیمیایی
5. صنایع نفت ، گاز ، پتروشیمی
6. نیروگاه ها
7. و هر صنعتی که در آن به تبادل حرارت بین دو یا چند سیال نیاز باشد.

گروه تولیدی آسیا مبدل به عنوان یکی از تولید کنندگان انواع مبدل حرارتی از جمله مبدل حرارتی پوسته و لوله محصولات خود را با کیفیت و قیمت مناسب به صنایع و کارخانجات عرضه می نماید. شما می توانید جهت دریافت مشاوره و برآورد قیمت با کارشناسان فروش آسیا مبدل تماس بگیرید.