مبدل حرارتی شل اند تیوب (Shell & Tube Heat Exchanger) — معرفی فنی کامل
1) تعریف و ساختار کلی
مبدل حرارتی شل اند تیوب یکی از رایجترین انواع مبدلهای صنعتی است که برای انتقال حرارت بین دو سیال استفاده میشود. ساختار آن شامل:
- شل (Shell): پوسته استوانهای فلزی
- تویوبها (Tubes): مجموعهای از لولههای موازی
- Tube Sheet: صفحهای که لولهها روی آن ثابت شدهاند
- Baffle (تیغههای جهتدهنده): برای ایجاد توربولانس و افزایش راندمان
- Channel / End Cover: هد ورودی و خروجی سیال داخل لولهها
در این نوع مبدل، یک سیال داخل لولهها جریان دارد و سیال دوم در فضای بین لولهها و پوسته حرکت میکند.
2) عملکرد (Principle of Operation)
انتقال حرارت در مبدل شل اند تیوب به دو روش صورت میگیرد:
- Conduction از طریق دیواره لوله
- Convection در هر دو سمت سیال
جریانها معمولاً به صورت Counter Flow یا Cross Flow طراحی میشوند تا بیشترین اختلاف دمای مؤثر ایجاد شود.
3) مزایا
- تحمل فشار و دمای بالا
- قابلیت سرویسپذیری آسان
- مناسب برای سیالات خورنده، چسبنده یا با ویسکوزیته مختلف
- قابلیت افزایش ظرفیت با اضافهکردن لولهها
- عمر مفید بالا
4) کاربردها
- صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
- سیستمهای تبرید و تهویه
- بویلر و کندانسور در نیروگاهها
- خنککاری روغن کمپرسورها
- تبادل حرارت فرآیندی در صنایع غذایی و دارویی
5) انواع مبدل شل اند تیوب
بر اساس استاندارد TEMA شامل:
- Type E: شل ساده
- Type F: شل با تیغه U شکل
- Type G: شل با مسیر پیچیده
- Tube Types: لوله مستقیم یا U-Tube
- Passes: یکپاس، دوپاس، چهارفلو و …
6) پارامترهای مهم طراحی
- دمای ورودی/خروجی دو سیال
- فشار کاری (Design Pressure)
- متریال لوله (Copper, Cu-Ni, Stainless Steel 304/316, Titanium)
- قطر و ضخامت لوله (OD / Thickness)
- تعداد پاسها (1، 2 یا 4 پاس)
- ضریب انتقال حرارت کلی (U-Value)
- میزان رسوبگذاری و قابلیت تمیزکاری
7) مشکلات رایج و علائم خرابی
- کاهش راندمان به دلیل فولینگ (رسوب داخل لولهها)
- نشتی در محل Tube Sheet
- خوردگی شیمیایی لولهها
- شکستن Baffle به دلیل ارتعاش
- افت فشار غیرطبیعی در مسیر سیال
8) روشهای سرویس و نگهداری
- تمیزکاری مکانیکی (Brush Cleaning)
- شستوشوی شیمیایی (CIP)
- تست فشار (Hydrostatic Test)
- بازرسی بصری Tube Bundle
- تعویض لولههای آسیبدیده
دیدگاه خود را بنویسید