เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเชลล์และท่อ: คู่มือการออกแบบ การใช้งาน และการบำรุงรักษา

1. ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเชลล์และท่อ

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและแบบท่อถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในกระบวนการทางอุตสาหกรรมเพื่อถ่ายเทความร้อนระหว่างของเหลวสองชนิดอย่างมีประสิทธิภาพ ของไหลตัวหนึ่งไหลผ่านท่อในขณะที่อีกตัวหนึ่งล้อมรอบท่อภายในเปลือก ทำให้สามารถแลกเปลี่ยนความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ โครงสร้างที่แข็งแกร่งทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีแรงดันสูงและอุณหภูมิสูง

2. หลักการออกแบบ

2.1 โครงสร้างพื้นฐาน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อทั่วไปประกอบด้วยมัดท่อที่อยู่ภายในเปลือกทรงกระบอก แผ่นท่อช่วยยึดท่อไว้ที่ปลายทั้งสองข้าง ในขณะที่แผ่นกั้นช่วยนำทางของเหลวด้านข้างเพื่อปรับปรุงการถ่ายเทความร้อนและลดจุดบอด

2.2 การเลือกใช้วัสดุ

การเลือกใช้วัสดุขึ้นอยู่กับชนิดของของไหล อุณหภูมิ และความดัน วัสดุทั่วไป ได้แก่ สแตนเลส เหล็กคาร์บอน ทองแดง และไทเทเนียม ความต้านทานต่อการกัดกร่อน การนำความร้อน และความแข็งแรงทางกลถือเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญ

2.3 กลไกการถ่ายเทความร้อน

ความร้อนจะถูกถ่ายเทผ่านการนำผ่านผนังท่อและการพาความร้อนระหว่างของเหลว ประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ ความยาว การจัดเรียง และอัตราการไหลของของไหลทั้งสองชนิด

3. ประเภทของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ

3.1 แผ่นท่อคงที่

ในเครื่องแลกเปลี่ยนแผ่นท่อแบบอยู่กับที่ ท่อจะติดเข้ากับแผ่นท่ออย่างแน่นหนา เรียบง่ายและคุ้มค่า แต่ไม่เหมาะสำหรับการทำความสะอาดบ่อยครั้งหรือการจัดการที่มีการขยายตัวทางความร้อนสูง

3.2 ยูทูป

ตัวแลกเปลี่ยนท่อรูปตัวยูช่วยให้สามารถขยายความร้อนได้โดยไม่ทำให้ท่อเกิดความเครียด ปลายด้านหนึ่งของมัดท่อเป็นอิสระ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง

3.3 หัวลอย

เครื่องแลกเปลี่ยนหัวแบบลอยตัวจะมีปลายด้านหนึ่งของเปลือกเปิดอยู่ ช่วยให้มัดท่อสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ การออกแบบนี้ทำให้การทำความสะอาดและการตรวจสอบง่ายขึ้น ในขณะเดียวกันก็รองรับการขยายตัวจากความร้อน

4. การใช้งานในอุตสาหกรรม

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเชลล์และแบบท่อถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงการแปรรูปทางเคมี การผลิตไฟฟ้า โรงกลั่นน้ำมัน HVAC และระบบทางทะเล พวกเขาจัดการกับของเหลวแรงดันสูงและอุณหภูมิสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้มีความหลากหลายสำหรับการนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่ การทำความเย็น และการทำความร้อน

5. การบำรุงรักษาและการเพิ่มประสิทธิภาพ

5.1 การทำความสะอาดเป็นประจำ

การสะสมและการเปรอะเปื้อนบนพื้นผิวท่อจะลดประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน การทำความสะอาดเป็นประจำ ทั้งทางกลไกหรือทางเคมี ช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพสูงสุด

5.2 การติดตามและตรวจสอบ

การตรวจสอบรอยรั่ว การกัดกร่อน และการสึกหรอของท่อเป็นประจำถือเป็นสิ่งสำคัญ วิธีการทดสอบแบบไม่ทำลาย เช่น การทดสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงสามารถตรวจจับปัญหาที่อาจเกิดขึ้นได้โดยไม่ต้องถอดชิ้นส่วน

5.3 ตัวชี้วัดประสิทธิภาพ

ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลัก ได้แก่ สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน แรงดันตก และอัตราการไหล การตรวจสอบตัวชี้วัดเหล่านี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานและลดการใช้พลังงาน

6. ตารางเปรียบเทียบประเภททั่วไป

7. บทสรุป

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและแบบท่อถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการถ่ายเทความร้อนทางอุตสาหกรรมอย่างมีประสิทธิภาพ การทำความเข้าใจการออกแบบ ประเภท การใช้งาน และหลักปฏิบัติในการบำรุงรักษาช่วยให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพ อายุการใช้งานยาวนาน และประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่เหมาะสมที่สุดในการดำเนินงานทางอุตสาหกรรม