اجزای مبدل های حرارتی پوسته و لوله

اجزای مبدل های حرارتی پوسته و لوله:

تیوب شیت مبدل حرارتی پوسته و لوله:
صفحه لوله یا «تیوب شیت» (Tubesheet)، یک صفحه دایره ای است که به منظور نگهداری لوله ها مورد استفاده قرار می گیرند. لوله ها، از درون حفره های موجود در صفحات عبور می کنند. لوله و تیوب شیت، توسط شیارهای سطحی یا جوشکاری به یکدیگر متصل می شوند. دلیل این کار، جلوگیری از ترکیب شدن سیال سمت پوسته با سیال سمت لوله است.

مبدل های حرارتی پوسته و لوله، به غیر از نوع U شکل، از دو تیوب شیت تشکیل می شوند. اتصال لوله و صفحه به گونه ای است که از انبساط مکانیکی المان ها جلوگیری می کند.

استفاده از صفحات دوبل، احتمال ترکیب سیالات را کاهش می دهد. در این حالت، فضای بین دو تیوب شیت در معرض فشار اتمسفر قرار می گیرد. به این ترتیب، نشت هر یک از سیالات، در کوتاه ترین زمان ممکن تشخیص داده می شود.

تیوب شیت باید از مقاومت مناسب در برابر خوردگی ناشی از تماس با سیالات و سازگاری الکتروشیمیایی خوب با ماده سازنده لوله برخوردار باشد.

کلگی:
کلگی، بخش ابتدایی و انتهایی مبدل و محل قرارگیری مجراهای هدایت (ورود و خروج) سیال درون لوله ها است. این بخش از مبدل حرارتی پوسته و لوله، وظیفه کنترل جریان سیال سمت لوله را بر عهده دارد.

به دلیل خورندگی بیشتر سیالات سمت لوله، سطح کلگی و مجراهای آن، توسط آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی پوشش دهی می شوند. به دو بخش انتهایی مبدل حرارتی پوسته و لوله، کلگی جلو و کلگی عقب می گویند. کلگی می تواند به صورت «کلاهک» (Bonnet) یا کانال باشد.

دو انتهای کانال لوله، دارای پوشش های دایره ای با اتصال فلنجی هستند. در صورت نیاز به بازرسی می توان این پوشش ها را بدون اختلال در پایپینگ سمت لوله باز کرد. در مبدل های حرارتی کوچک، معمولا از کلگی و نازل های فلنجی یا پیچی به جای کانال و پوشش کانال استفاده می شود.

پوسته مبدل حرارتی پوسته و لوله:
«پوسته» (Shell)، محفظه دربرگیرنده لوله های مبدل های حرارتی پوسته و لوله است. این محفظه، معمولا توسط نورد یک ورق فلزی و جوشکاری محل درز طولی ساخته می شود. البته امکان ساخت پوسته های کوچک، توسط برش دادن لوله هایی با قطر مناسب نیز وجود دارد. میزان گردی پوسته بر روی حداکثر قطر بافل قابل استفاده و احتمال نشت بین پوسته و بافل تأثیر می گذارد.

مجراهای مبدل حرارتی پوسته و لوله:
بر روی نوع استاندارد مبدل های حرارتی پوسته و لوله، چهار مجرا (دو مجرای ورودی و دو مجرای خروجی) تعبیه شده است. ورود و خروج سیالات از طریق این مجراها صورت می گیرد.

در مبدل های حرارتی با تعداد مسیرهای فرد، مجراهای هدایت سمت لوله بر روی کلگی جلو و عقب قرار داده می شوند. مجراهای هدایت سیال سمت پوسته، معمولا به صورت متقابل و معکوس بر روی پوسته قرار دارند. تصویر پایین، این پیکربندی را به خوبی نمایش می دهد.

صفحه انحراف جریان:
در مسیر نازل های ورودی، معمولا یک صفحه انحراف جریان تعبیه می شود. این صفحه، از برخورد مستقیم جریان سریع سیال به ردیف بالایی لوله ها جلوگیری می کند. برخورد مستقیم سیال به لوله، احتمال فرسایش، کاویتاسیون و یا ارتعاش را افزایش می دهد. از این رو، به منظور تعبیه مناسب صفحه انحراف جریان و جلوگیری از افت فشار بیش از حد جریان سیال، الگوی لوله ها، معمولا به صورت دایره ناقص اجرا می شود.

سیال سمت لوله:
«سیال سمت لوله» (Tube Side Fluid)، سیالی است که معمولا از طریق مجرای کلگی جلوی پوسته، وارد پوسته می شود. سپس، از درون لوله ها عبور می کند. با رسیدن سیال به کلگی عقب پوسته، جریان آن به سمت مسیر دیگر لوله ها (برگشت به سمت خروجی) ادامه می یابد.

در انتها، سیال از طریق مجرای خروجی کلگی جلو به بیرون از مبدل هدایت می شود. به سیالی که این مسیر را طی می کند، سیال سمت لوله می گویند. این سیال، به غیر از نواحی کلگی جلو و عقب، هیچ تماس مستقیمی با بدنه محفظه نخواهد داشت.

سیال سمت پوسته:
«سیال سمت پوسته» (Shell Side Fluid)، سیالی است که از طریق مجرای ورودی روی پوسته به محفظه تحت فشار وارد می شود. این سیال با عبور از بافل و مسیر طراحی شده، با سطح لوله ها تماس می یابد. در انتها، پس از تبادل حرارت با سیال درون لوله ها، از طریق مجرای دیگر روی پوسته خارج می شود.

صفحه تقسیم کننده مسیر:
«تقسیم کننده مسیر» (Pass Divider) یا «صفحه تقسیم کننده» (Partition Plate)، قطعه ای است که در مبدل های حرارتی دارای دو مسیر لوله به کار گرفته می شود.

در صورت ساخت کانال یا کلگی به روش های ریخته گری یا دایکاست، تقسیم کننده مسیر در طراحی قالب و قطعه در نظر گرفته می شود. در صورت ساخت کانال یا کلگی توسط نورد یا برشکاری لوله، تعبیه تقسیم کننده مسیر در محل مورد نظر، به کمک جوشکاری انجام می گیرد.

انتخاب پیکربندی صفحات تقسیم کننده در مبدل های حرارتی چند مسیره، کاملا اختیاری است. با این وجود، پیکربندی مناسب تقسیم کننده ها باید دارای ویژگی های زیر باشد: