Nagtatampok ang shell at tube heat exchanger (STHE), isa sa pinakamalawak na ginagamit na heat exchange device sa mga pang-industriyang application, ng dual-flow structure na idinisenyo para sa parehong "shell side" (kung saan dumadaloy ang fluid sa pagitan ng shell at tube bundle) at ang "tube side" (kung saan dumadaloy ang fluid sa loob ng tube bundle). Bagama't ang mga pangunahing bentahe nito ay nasa katatagan, kakayahang umangkop, at pagiging maaasahan, umiiral ang ilang mga limitasyon dahil sa mga katangian ng istruktura. Susuriin ng pagsusuring ito ang mga kalakasan at kahinaang ito nang detalyado, na may mga partikular na sitwasyon ng aplikasyon na naglalarawan ng kanilang mga hangganan sa pagpapatakbo:
Mga pangunahing bentahe: Angkop para sa kumplikadong mga kondisyong pang-industriya, malakas na pagiging maaasahan
Ang mga bentahe ng mga shell at tube heat exchanger ay dahil sa malakas na disenyo ng istruktura at mature na proseso ng pagmamanupaktura, lalo na angkop para sa mataas na presyon, mataas na temperatura, malaking daloy at iba pang malupit na mga kondisyon sa pagtatrabaho, na maaaring ibuod bilang 5 puntos:
1. Mataas na presyon at mataas na temperatura tolerance, structural katatagan
Ang shell tube type shell (karaniwan ay carbon steel, stainless steel o alloy na materyales) at heat exchange tube (tulad ng seamless steel pipe, stainless steel pipe) ay idinisenyo na may makapal na pader, na makatiis ng mataas na working pressure (hanggang sa higit sa 30MPa) at malawak na hanay ng temperatura (-200℃~1000℃), at hindi madaling ma-deform dahil sa pagbabagu-bago ng presyon o thermal shock.
Halimbawa, sa larangan ng industriya ng petrochemical, ang mga shell at tube heat exchangers na ginagamit sa mga catalytic cracking unit ay maaaring makatiis ng mataas na temperatura sa itaas ng 400℃at presyon sa itaas ng 10MPa sa loob ng mahabang panahon, at ang rate ng pagkabigo ng operasyon ay mas mababa kaysa sa iba pang mga uri ng heat exchangers (tulad ng plate heat exchangers).
2. Malaking daloy ng pagpoproseso, na angkop para sa demand na pang-industriya
Maaaring idisenyo ang tube bundle bilang "multi-tube process" (gaya ng 2-process, 4-process), at ang shell process ay maaaring mag-optimize ng fluid distribution sa pamamagitan ng baffle plates. Ang lugar ng paglipat ng init ng isang kagamitan ay maaaring umabot sa libu-libong metro kuwadrado, na maaaring matugunan ang mga kinakailangan sa paglipat ng init ng malalaking daloy ng likido (tulad ng condenser sa power plant at cooling water heat exchange sa malaking sistema ng pagpapalamig).
Paghahambing: ang plate heat exchanger ay nililimitahan ng plate area, ang maximum na heat exchange area ng isang unit ay karaniwang hindi hihigit sa 1000㎡, habang ang shell at tube ay madaling makalusot sa 5000㎡, na mas angkop para sa malalaking-scale industrial scenario gaya ng chemical industry at electric power.
3. Malawak ang kakayahang umangkop sa likido, tugma sa kumplikadong media
Maaaring gamitin upang mahawakan ang mataas na lagkit, maliit na dami ng mga particle at madaling sukatin ang mga likido (kailangan na isama sa espesyal na disenyo, gaya ng malaking diameter na heat exchange tube, anti-clogging baffle):
Para sa mga malapot na likido (tulad ng krudo, lubricating oil), maaaring masira ng shell side baffle ang fluid boundary layer at mabawasan ang retention;
Para sa likidong naglalaman ng kaunting solidong particle (tulad ng pulp, waste water), maaari kang pumili ng magaspang na tubo na φ25mm o higit pa upang maiwasan ang pagbara;
Ang plate heat exchanger ay madaling maharangan ng mga particle o malapot na likido dahil sa maliit na agwat sa pagitan ng mga plato (karaniwan ay 2~5mm), at ang kakayahang umangkop nito ay mas mababa kaysa sa shell at tube.
4. Mababang gastos sa pagpapanatili at mataas na kaginhawaan sa pagpapanatili
Karamihan sa mga shell at tube heat exchanger (gaya ng floating head type, U-tube type) ay maaaring ganap na ma-extract, upang ang tube at shell ay maaaring mekanikal na linisin (gaya ng high-pressure water jet cleaning) o palitan ang mga nasirang heat exchange tubes, nang hindi di-disassembling ang buong kagamitan;
Halimbawa, ang cooler ng isang kemikal na negosyo ay pinapanatili tuwing anim na buwan. Ang floating head shell tube ay nangangailangan lamang ng 1-2 araw para makumpleto ang tube bundle extraction, paglilinis at pag-reset, habang ang plate heat exchanger ay kailangang i-disassemble ang daan-daang plate, at ang maintenance cycle ay hanggang 3-5 araw.
5. Mature na proseso ng pagmamanupaktura at nakokontrol na gastos
Ang mga pangunahing bahagi ng shell at tube (shell, tube bundle, tube sheet) ay standardized processing, hindi na kailangan para sa mga kumplikadong molds, at ang pagpili ng materyal ay flexible (carbon steel, stainless steel, titanium alloy, atbp.), ayon sa mga kondisyon sa pagtatrabaho upang tumugma sa pinakagastos-effective na scheme;
Paghahambing: Ang mga compact heat exchanger (tulad ng spiral plate, plate shell) ay karaniwang 20%~50% na mas mataas sa gastos sa pagmamanupaktura kaysa sa shell at tube heat exchanger na may parehong lugar ng paglipat ng init dahil sa kanilang kumplikadong istraktura at mataas na antas ng pagpapasadya.
Pangunahing kawalan: limitadong kahusayan at occupancy ng espasyo, at mga bounded adaptation na sitwasyon
Ang mga disadvantage ng shell at tube ay dahil sa mga katangian nito ng "hindi-pare-parehong daloy ng shell fluid" at "medyo maluwag na istraktura", na may malinaw na mga pagkukulang sa mga sitwasyong may mataas na kinakailangan sa kahusayan sa paglipat ng init at paggamit ng espasyo. Sa partikular, maaari itong ibuod bilang 4 na puntos:
1. Mababang kahusayan sa paglipat ng init at medyo mataas na pagkonsumo ng enerhiya
Ang shell side fluid ay hinaharangan ng baffle, na madaling bumuo ng "dead zone" (fluid retention area), at ang flow rate ay kadalasang mas mababa kaysa sa tube side (karaniwan ay 0.5~2m/s), na nagreresulta sa isang mababang heat transfer coefficient ng shell side (kapag ang tubig-water heat exchange, ang kabuuang heat transfer coefficient ay humigit-kumulang 0~30·0·0°);
Paghahambing: plate heat exchanger dahil magulo ang fluid sa pagitan ng mga plates (flow rate 1~3m/s), ang kabuuang heat transfer coefficient ay maaaring umabot sa 3000~6000 W/(m²·degree ), sa ilalim ng parehong pangangailangan ng heat exchange, ang shell at tube energy consumption ay 15%~30% na mas mataas kaysa sa plate.
2. Malaking sukat at mababang paggamit ng espasyo
Dahil sa mababang koepisyent ng paglipat ng init, upang makamit ang parehong epekto ng pagpapalitan ng init, ang shell at tube ay nangangailangan ng mas malaking lugar ng pagpapalitan ng init, na nagreresulta sa dami ng kagamitan at bigat na makabuluhang mas malaki kaysa sa compact heat exchanger;
Halimbawa, para makamit ang heat transfer load na 1000kW, ang volume ng shell at tube ay humigit-kumulang 20~30m³, habang ang plate ay nangangailangan lamang ng 5~8m³, kaya ang shell at tube ay hindi angkop para sa space limited scenario (tulad ng pharmaceutical clean room, ship heat exchange system).
3. Ang paglilinis ng shell ay mahirap at madaling palakihin ang pagganap
Bagama't maaaring kunin ang tube bundle, mahirap ganap na linisin ang loob ng shell (lalo na ang agwat sa pagitan ng baffle at shell, at ang makitid na espasyo sa pagitan ng tube bundle). Kung ang fluid na madaling sukatin (gaya ng matigas na tubig at dumi-na naglalaman ng process fluid) ay ipoproseso, ang scaling layer sa shell ay magpapakapal at ang heat transfer efficiency ay bababa (ang heat transfer efficiency ay bababa ng 10%~15% para sa bawat 1mm na pagtaas sa scaling kapal);
Paghahambing: ang lahat ng-welded plate heat exchanger ay hindi makakamit ng dead space cleaning sa shell sa pamamagitan ng CIP (online cleaning) system, at ang problema sa scaling ay mas mababa kaysa sa uri ng shell tube.
4. Limitadong kapasidad ng thermal compensation at naaangkop na hanay ng pagkakaiba sa temperatura
Sa nakapirming tube sheet shell at tube type (ang pinakasimpleng uri ng istraktura), ang tube sheet ay mahigpit na konektado sa shell. Kung ang pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng daloy ng tubo at daloy ng shell ay masyadong malaki (tulad ng higit sa 50℃), ang shell ng tubo ay magbubunga ng thermal stress dahil sa iba't ibang mga koepisyent ng pagpapalawak ng thermal, na maaaring humantong sa pagpapapangit ng sheet ng tubo o pagtagas ng heat exchange tube, kaya kinakailangang mag-install ng "expansion joint" para sa kabayaran;
Bagama't malulutas ng uri ng floating head at uri ng U-tube ang problema sa thermal compensation, mas kumplikado ang istraktura (tataas ang gastos ng 15%~20%), at mahirap ang paglilinis ng kurso ng tubo ng uri ng U-tube (hindi maaaring hawakan ang panloob na bahagi ng U-tube).
Buod: Tinutukoy ng mga naaangkop na sitwasyon ang pagpili
Ang shell at tube heat exchanger ay hindi isang "all-purpose equipment", ang pagpili nito ay dapat isama sa priyoridad ng mga kondisyon sa pagtatrabaho:
● Mga senaryo sa pagpili ng priyoridad:mataas na presyon at mataas na temperatura (tulad ng palitan ng init ng reaksyon ng petrochemical), malaking daloy (tulad ng condenser ng power plant), particle/high viscosity fluid (tulad ng pulp cooling), mga pang-industriyang sitwasyon na may mataas na mga kinakailangan sa kaginhawaan sa pagpapanatili;
● Maingat na piliin ang eksena:limitadong espasyo (gaya ng malinis na pagawaan), mababang pangangailangan sa pagkonsumo ng enerhiya (tulad ng civil heating), madaling sukatin at madalas na paglilinis (tulad ng pagkain at inuming isterilisasyon) mga eksena (mas inirerekomendang plato, spiral plate at iba pang compact heat exchanger).
Sa madaling salita, ang mga shell at tube heat exchangers ay "maaasahang manlalaro" sa larangan ng industriya at hindi mapapalitan sa masalimuot at malupit na kondisyon sa pagtatrabaho, ngunit kailangan nilang magbigay daan sa mas angkop na kagamitan sa pagpapalitan ng init sa hangarin ng mataas na kahusayan at pagiging compactness.
Mga Hot na Tag: magandang kalidad double tube sheet heat exchanger, China magandang kalidad double tube sheet heat exchanger tagagawa, supplier, pabrika
