اجزای مبدل حرارتی پوسته و لوله:
مبدل های حرارتی پوسته و لوله از لحاظ ساختاری دارای بخش های مختلفی می باشند که بر اساس کاربرد و نوع سیال مورد استفاده در آن ها انتخاب و طراحی می شوند. در ادامه به معرفی اجزای اصلی این نوع مبدل خواهیم پرداخت.
پوسته یا شل مبدل تا سایز 24 اینچ از لوله و برای سایز های بالاتر از 24 اینچ از خمکاری و جوشکاری ورق فلزی ساخته می شود. به دلایل اقتصادی لوله فولادی با درصد کربن پایین، مناسب ترین گزینه برای ساخت پوسته می باشد. البته در شرایطی که رنج دمایی بسیار بالا یا پایین باشد و یا به دلایل مقاومت خوردگی از مواد دیگری نیز برای ساخت پوسته استفاده می شود. استفاده از لوله های تا سایز 24 اینچ باعث کاهش هزینه ساخت و سهولت پروسه تولید می گردد. این موضوع به این دلیل است که مقطع لوله ها عموماً در قیاس با ورق های رول و جوشکاری شده، به شکل ایده آلی دایره ای هستند.
هدر های دو سر مبدل باید بر اساس نوع کاربرد مبدل انتخاب شوند. بیشتر هدر ها قابلیت باز شدن دارند تا دسترسی به لوله ها ممکن باشد. هدر ها می توانند با فلنج یا جوش به تیوب شیت متصل شوند.
لوله ها می توانند از انواع بدون درز یا درز دار باشند. جنس لوله ها نیز می تواند از انواع کربن استیل، استنلس استیل، تیتانیوم، نیکل کروم، مس، آلومینیوم و … می باشد. همچنین سایز استاندارد لوله ها معمولاً از 2/1 ، 4/3 ، 1 و 2/1 1 اینچ می باشد. ضخامت دیواره لوله ها باید بر اساس فشار و دمای سیال داخل لوله و بیرون لوله، استرس دمایی بین پوسته و لوله و خواص خورندگی سیالات داخل پوسته و لوله تعیین گردد. گاهی اوقات لوله های با سایز بالاتر جهت سهولت در رسوب زدایی و تمیز کردن لوله ها و همچنین دستیابی به افت فشار کمتر مورد استفاده قرار می گیرد. تعداد حداکثری لوله در پوسته باعث ایجاد تلاطم و اغتشاش شده و در نهایت باعث افزایش ضریب انتقال حرارت در مبدل می گردد.
تیوب شیت از ورق فلزی با سوراخ هایی جهت جایگذاری لوله ها ساخته می شود. لوله ها در سوراخ های تیوب شیت با الگوی ( مثلثی یا مربعی و …) طراحی شده فیکس می شوند. معمولاً جنس تیوب شیت با لوله ها یکسان می باشد. لوله ها باید کاملاً به تیوب شیت متصل شده و آب بندی باشند تا از ترکیب شدن سیال داخل لوله ها با سیال داخل پوسته جلوگیری شود. این اتصال می تواند جوش و یا اکسپند باشد.
بفل ها در مبدل حرارتی پوسته و لوله سه نقش اساسی دارند:
- نقش یک ساپورت برای لوله ها هنگام ساخت و بهره برداری دارند.
- فاصله لوله ها را در مقاطع مختلف باندل حفظ کرده و مانع از لرزش لوله ها می شوند.
- باعث هدایت سیال درون پوسته مطابق الگوی طراحی شده می شوند.
بخشی از بفل بریده می شود تا سیال درون پوسته بتواند در راستای لوله ها جریان یابد که به آن برش بفل (Baffle cut) می گویند. همچنین به فاصله بفل ها از یکدیگر نیز Baffle spacing می گویند. این دو پارامتر تعیین کننده سرعت سیال، افت فشار سیال درون پوسته و میزان انتقال حرارت در مبدل می باشند.