مبادل حراري القشرة والأنبوب (Shell and Tube)

المواصفات الفنية لمبادل الحرارة من نوع القشرة والأنبوب

كما تعلمون، يُعتبر مبادل الحرارة من نوع القشرة والأنبوب (Shell and Tube) من بين أنواع مبادلات الحرارة الأكثر شهرة بسبب التكيف والمرونة التي يتمتعون بها. في هذا النوع من المبادلات، هناك سائلان بدرجات حرارة مختلفة، حيث يتدفق أحدهما إلى داخل القشرة أو الغلاف والآخر يتجه إلى داخل الأنابيب. يتم نقل الحرارة من سائل إلى آخر عبر جدران الأنابيب، ويتم تبادل الحرارة بين هذين السائلين بالطريقة المذكورة.

يستخدم مبادلات الحرارة من نوع القشرة والأنبوب بشكل واسع في مجالات التهوية والصناعات لتبريد وتسخين السوائل. يتم استخدام هذا النوع من المبادلات في صناعات متنوعة مثل: التبريد، الصناعات الكيميائية، الطاقة، محطات الطاقة، البتروكيماويات، الطاقة النووية، والعديد من الصناعات الأخرى على نطاق واسع.

تتألف مكونات مبادلات الحرارة من نوع القشرة والأنبوب، كما يوحي اسمها، من قشرة (أنبوب بحجم كبير) يتم وضع داخلها حزمة من الأنابيب ذات الحجم الأصغر. يمكن أن تكون الأنابيب المستخدمة في المبادلات مصنوعة من مواد مثل الفولاذ الكربوني، الفولاذ المقاوم للصدأ 304، الفولاذ المقاوم للصدأ 316، النحاس، النيكل، والألمنيوم.Top of Form

أجزاء مبادل الحرارة من نوع القشرة والأنبوب

• القشرة (Shell) القشرة أو الشل في مبادل الحرارة حتى حجم 24 إنش يتم صنعها من الأنابيب، وبالنسبة للأحجام التي تزيد عن 24 إنش، يتم صنعها من تشكيل ولحام ورق المعدن. لأسباب اقتصادية، يعتبر استخدام أنابيب الفولاذ ذو الكربون المنخفض هو الخيار الأمثل لبناء القشرة. ومع ذلك، يمكن استخدام مواد أخرى لبناء القشرة في حالات حرارية مرتفعة أو منخفضة جداً، أو لأسباب مقاومة التآكل.
• الهيدرات (Headers) يجب اختيار هيدرات الطرفين لمبادل الحرارة بناءً على نوع استخدام المبادل. يتيح معظم الهيدرات الفتح للوصول إلى الأنابيب، ويمكن ربطها بالأنابيب بواسطة الفلانجات أو اللحام.
• الأنابيب (Tubes) الأنابيب يمكن أن تكون بدون درز أو تحتوي على درز. يمكن أن تكون مصنوعة من مواد مثل الفولاذ الكربوني، الفولاذ المقاوم للصدأ، التيتانيوم، النيكل كروم، النحاس، والألمنيوم. حجم الأنابيب عادة ما يكون من 1/2 إلى 2 إنش، ويجب تحديد سمك جدران الأنابيب بناءً على الضغط ودرجة حرارة السائل داخل وخارج الأنبوب، والتوتر الحراري بين القشرة والأنبوب، وخواص التآكل للسوائل داخل القشرة والأنبوب.
• لوحة الأنابيب (Tube Sheet تُصنع لوحة الأنابيب من ورق معدني يحتوي على ثقوب لتثبيت الأنابيب. تتم تثبيت الأنابيب في ثقوب لوحة الأنابيب وفقًا لنمط تصميم مثل المثلث أو المربع. يجب أن تكون الجودة الكاملة للأنابيب وتسرب المياه محكمة لتجنب اختلاط السوائل داخل القشرة والأنبوب.
• البافلز

البافلز في مبادل الحرارة من نوع القشرة والأنبوب لها ثلاثة أدوار رئيسية:

• • دور دعم للأنابيب أثناء التصنيع والتشغيل.
  • الحفاظ على فجوات بين الأنابيب في مقاطع مختلفة من حزمة الأنابيب وتجنب اهتزاز الأنابيب.
  • توجيه السائل داخل القشرة وفقًا لنمط التصميم المخطط.

جزء من البافل يتم قطعه ليمكن للسائل داخل القشرة أن يتدفق في اتجاه الأنابيب، ويُعرف هذا التقسيم باسم “قطع البافل

(Baffle cut)  كما يُشير أيضًا إلى المسافة بين البافلز باسم “تباعد البافل (Baffle spacing)، وهما عاملان يحددان سرعة السائل، وفقدان الضغط للسائل داخل القشرة، ومعدل نقل الحرارة في المبادل.

أنواع مبادلات الحرارة من نوع القشرة والأنبوب أو شل وتيوب

تتألف مبادلات الحرارة من نوع القشرة والأنبوب من ثلاثة أقسام رئيسية يتم تصنيفها استنادًا إلى ذلك:

• الجهة الأمامية (Front Head End)
• القشرة (Shell)
• الجهة الخلفية (خارج رأس النهايةRear Head End)

يمكنكم في الصورة أدناه رؤية نماذج مختلفة لهذه الأقسام الثلاثة، والتي تحدد نوع مبادل الحرارة من نوع القشرة والأنبوب بناءً على معايير TEMA جمعية تصنيع المبادلات الأنبوبية.

على سبيل المثال، نوع مبادل حراري من نوع القشرة والأنبوب مع لوحة أنابيب ثابتة وقشرة تحتوي على مرور واحد يُعرف بالتعبير BEM

• مبادل الحرارة من نوع القشرة والأنبوب مع لوحة أنابيب ثابتة يتضمن أنواعًا مثل BEM، AEL، NEN،
• نوع U يتضمن أنواعًا مثل BEU، AEU، CEU،
• نوع العائم يتضمن أنواعًا مثل AES، BES، AEP،

تصنيف مبادلات الحرارة من نوع القشرة والأنبوب بناءً على معيار TEMA:

• فئة TEMA R (فئة المصفاة) المستخدمة للنفط والغاز.
• فئة TEMA B (فئة الكيميائيات) المستخدمة للسوائل الكيميائية.
• فئة TEMA C (فئة عامة) المستخدمة للسوائل العامة مثل الماء.

معايير المبادلات الحرارية من نوع الغلاف والأنبوب

لتصميم وتصنيع المبادلات الحرارية من نوع الغلاف والأنبوب، يجب الالتزام بمعايير خاصة لضمان حصول العملاء على مبادل حراري بجودة عالية ومواصفات مناسبة. من بين هذه المعايير يمكن الإشارة إلى معيار TEMA، الذي قدمته جمعية مصنعي المبادلات الحرارية من نوع الغلاف والأنبوب في الولايات المتحدة. يوضح معيار TEMA العمليات الأساسية لتصنيع المبادلات الحرارية من نوع الغلاف والأنبوب. ووفقاً لـ TEMA، يتم تصنيف المبادلات الحرارية من حيث البنية إلى ثلاث فئات: الفئة B للتطبيقات الكيميائية، والفئة C للاستخدامات التجارية، والفئة R للتطبيقات الصناعية الكبيرة والمنشآت النفطية.

بالإضافة إلى TEMA، هناك أيضاً معيار ASME الذي يعدّ معروفاً للغاية. تم تطوير هذا المعيار من قبل الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين، ويركز بشكل أساسي على الأجزاء التي تتحمل الضغط في المبادل الحراري. من خلال ASME، يمكن تحديد المواد المناسبة للمبادل وكذلك إجراء الاختبارات غير التدميرية الضرورية. للتحقق من المعايير المتبعة في مبادل حراري معين، يمكنك الرجوع إلى كتالوج المبادلات الحرارية من نوع الغلاف والأنبوب.

تصميم وتصنيع مبادل حراري من نوع القشرة والأنبوب

تعتمد هذه الشركة على خبرات ومعرفة الفريق الفني المتخصص في تصميم وتصنيع مبادلات الحرارة من نوع القشرة والأنبوب باستخدام أحدث البرمجيات وتنفيذها وفقًا لمعايير TEMA و HEI و API و ASME في المرحلة الأولى، يقدم العملاء احتياجاتهم ويقوم الفريق الفني بتصميم المبادل وتقديم التقديرات الفنية والمالية. بعد الحصول على الرسومات التنفيذية والرسوم الحسابية وتأكيد العميل، يبدأ فريق الإنتاج في تصنيع المبادل.

كيف يعمل مبادل شل أند تيوب؟

طريقة عمل مبادل حراري من نوع الغلاف والأنبوب (شل أند تيوب) هي أن هناك سائلين مختلفين، أحدهما يتدفق داخل الأنابيب والآخر يتدفق في الفضاء المحيط بالأنابيب (الغلاف). الهدف هو نقل الحرارة من سائل إلى آخر دون أن يختلطا.

بشكل عام، يدخل السائل الساخن من جهة وينقل حرارته عبر جدران الأنابيب المعدنية إلى السائل البارد الذي يتدفق في الجهة الأخرى. تعمل جدران الأنابيب كحاجز يمنع السائلين من الاختلاط ولكنه يسمح لهما بتبادل الحرارة.

طريقة تنظيف المبادل الحراري من نوع الغلاف والأنبوب

يتم تنظيف المبادل الحراري الأنبوبي باستخدام طرق متعددة، والهدف من هذه التنظيفات هو إزالة الرواسب داخل الأنابيب. عادةً ما توجد طريقتان أساسيتان لهذا الغرض: الطريقة الميكانيكية والطريقة الكيميائية.

في الطريقة الميكانيكية، يُفتح المبادل بشكل يدوي ويتم تنظيف داخل الأنابيب والغلاف باستخدام فرشاة أو تيار ماء عالي الضغط. أما في الطريقة الكيميائية، فيتم استخدام مواد كيميائية لإذابة الرواسب داخل المبادل من نوع الغلاف والأنبوب.

سعر مبادل حراري من نوع القشرة والأنبوب

يعتمد سعر المبادل على قدرة تبادل الحرارة للمبادل، ومادة الأنابيب والقشرة، ونوع وفئة المبادل، وما إلى ذلك. للحصول على تقدير دقيق للسعر، يجب أولاً تحديد قدرة المبادل ومادته. ثم يتم تحديد المواصفات وحجم المبادل باستخدام برامج التصميم مثل Aspen Bjac أو HTRI بعد ذلك، بتحديد عدد ومادة الأنابيب وغيرها من القطع، يمكن تحديد سعر المبادل. يمكنكم التواصل معنا للحصول على تقدير السعر، حيث سيقوم خبراؤنا بتصميم وتقدير السعر لكم في أسرع وقت ممكن.