Schimbătorul de căldură Shell and Tube (STHE), unul dintre cele mai utilizate dispozitive de schimb de căldură în aplicații industriale, dispune de o structură de flux duală - proiectată atât pentru „partea coajă” (unde lichidul curge între pachetul de coajă și tub), cât și pentru „partea tubului” (unde fluidul curge în pachetul de tub). În timp ce avantajele sale de bază sunt în stabilitate, adaptabilitate și fiabilitate, există anumite limitări din cauza caracteristicilor structurale. Această analiză va examina în detaliu aceste puncte forte și puncte slabe, cu scenarii specifice de aplicare care ilustrează limitele lor operaționale:
Avantaje de bază: Potrivit pentru condiții industriale complexe, fiabilitate puternică
Avantajele schimbătorilor de căldură cu coajă și tub se datorează proiectării sale structurale puternice și procesului de fabricație matur, în special adecvat pentru presiune ridicată, temperatură ridicată, debit mare și alte condiții de muncă dure, care pot fi rezumate la 5 puncte:
1.. Toleranță la presiune ridicată și la temperatură ridicată, stabilitate structurală
Învelișul de tip tub de coajă (de obicei oțel carbon, oțel inoxidabil sau materiale din aliaj) și tub de schimb de căldură (cum ar fi conducta de oțel fără sudură, conducta din oțel inoxidabil) sunt proiectate cu perete gros, care poate rezista la presiunea ridicată de lucru (până la mai mult de 30MPa) și cu o gamă largă de temperatură (-200 grade ~ 1000 grade) și nu este ușor de deformat din cauza fluctuației de presiune sau a șocului termic.
De exemplu, în domeniul industriei petrochimice, schimbătoarele de căldură de coajă și tub utilizate în unitățile de fisurare catalitică pot rezista la temperaturi ridicate peste 400 de grade și presiune peste 10MPa pentru o perioadă lungă de timp, iar rata de eșec a funcționării este mai mică decât alte tipuri de schimbătoare de căldură (cum ar fi schimbători de căldură cu plăci).
2. Fluxul mare de procesare, potrivit pentru cererea la scară industrială
Pachetul de tub poate fi proiectat ca „proces multi - Tube” (cum ar fi 2-proces, 4 proces), iar procesul de coajă poate optimiza distribuția fluidelor prin plăci defecte. Zona de transfer de căldură a unui singur echipament poate ajunge la mii de metri pătrați, ceea ce poate satisface cerințele de transfer de căldură ale fluidelor mari de curgere (cum ar fi condensatorul în centrale și schimbul de căldură cu apă de răcire în sistem de refrigerare mare).
Comparație: Schimbătorul de căldură pentru plăci este limitat de zona plăcii, suprafața maximă de schimb de căldură al unei singure unități nu este de obicei mai mult de 1000㎡, în timp ce cochilia și tubul se pot rupe cu ușurință prin 5000㎡, ceea ce este mai potrivit pentru scenarii industriale mari - la scară, cum ar fi industria chimică și energia electrică.
3. Adaptabilitatea fluidelor este largă, compatibilă cu medii complexe
Poate fi utilizat pentru a gestiona vâscozitate ridicată, cantitate mică de particule și lichide ușor de ridicat (trebuie să fie combinate cu un design special, cum ar fi tubul de schimb de căldură cu diametru mare, anti - înfundare):
Pentru lichidele vâscoase (cum ar fi uleiul brut, uleiul lubrifiant), defecțiunea laterală a cochiliei poate rupe stratul de limită a fluidului și poate reduce retenția;
Pentru lichidul care conține o cantitate mică de particule solide (cum ar fi pulpa, apele uzate), puteți alege o conductă grosieră de φ25mm sau mai mult pentru a evita blocajul;
Schimbătorul de căldură pentru plăci este ușor de blocat de particule sau fluide vâscoase din cauza decalajului mic dintre plăci (de obicei 2 ~ 5mm), iar adaptabilitatea sa este mult mai mică decât cea a cochiliei și a tubului.
4. Costuri reduse de întreținere și comoditate ridicată de întreținere
Majoritatea schimbătoarelor de căldură cu coajă și tub (cum ar fi tipul de cap plutitor, u - tip de tub) pot fi extrase complet, astfel încât tubul și coaja să poată fi curățate mecanic (cum ar fi ridicat - curățare cu jet de apă sub presiune) sau înlocuiți tuburile de schimb de căldură deteriorate, fără a dezasambla echipamentul întreg;
De exemplu, răcitorul unei întreprinderi chimice este menținut la fiecare șase luni. Tubul de coajă cu cap plutitor are nevoie doar de 1-2 zile pentru a finaliza extracția, curățarea și resetarea pachetului de tuburi, în timp ce schimbătorul de căldură pentru plăci trebuie să dezasambleze sute de plăci, iar ciclul de întreținere este de până la 3-5 zile.
5. Proces de fabricație matur și cost controlabil
Componentele de bază ale cochiliei și tubului (coajă, pachet de tuburi, foaie de tub) sunt prelucrarea standardizată, nu este nevoie de matrițe complexe, iar selecția materialului este flexibilă (oțel carbon, oțel inoxidabil, aliaj de titan etc.), în funcție de condițiile de lucru pentru a se potrivi cu cele mai costuri - schema eficientă;
Comparație: schimbătoarele de căldură compacte (cum ar fi placa în spirală, coajă de plăci) sunt de obicei cu 20% ~ 50% mai mari în costurile de fabricație decât schimbătoarele de căldură cu coajă și tub cu aceeași suprafață de transfer de căldură datorită structurii lor complexe și a gradului ridicat de personalizare.
Dezavantaje principale: eficiență limitată și ocupare spațială și scenarii de adaptare delimitată
Dezavantajele cochiliei și tubului se datorează caracteristicilor sale de „non - flux uniform al fluidului de coajă” și „structură relativ liberă”, care au deficiențe evidente în scenariile cu cerințe ridicate privind eficiența transferului de căldură și utilizarea spațiului. Mai exact, poate fi rezumat ca 4 puncte:
1.. Eficiență redusă a transferului de căldură și un consum de energie relativ ridicat
Lichidul lateral al cochiliei este blocat de defecțiune, care este ușor de format o „zonă moartă” (zona de retenție a lichidelor), iar debitul este de obicei mai mic decât cel al părții tubului (în general 0,5 ~ 2m/s), rezultând un coeficient de transfer de căldură scăzut al părții cochiliei (când apa - schimb de căldură de apă, coeficientul total de transfer de căldură);
Comparație: schimbător de căldură pentru plăci Deoarece lichidul dintre plăci este turbulent (debit 1 ~ 3m/s), coeficientul total de transfer de căldură poate ajunge la 3000 ~ 6000 W/(m² · grad), sub aceeași cerere de schimb de căldură, consumul de energie de coajă și tub este cu 15% ~ 30% mai mare decât placa.
2. Dimensiune mare și utilizare a spațiului scăzut
Datorită coeficientului de transfer de căldură scăzut, pentru a obține același efect de schimb de căldură, coajă și tub are nevoie de o zonă mai mare de schimb de căldură, ceea ce duce la volumul și greutatea echipamentului semnificativ mai mare decât schimbătorul de căldură compact;
De exemplu, pentru a obține o sarcină de transfer de căldură de 1000kW, volumul de coajă și tub este de aproximativ 20 ~ 30m³, în timp ce placa are nevoie doar de 5 ~ 8m³, astfel încât coaja și tubul nu este potrivit pentru scenarii de spațiu limitate (cum ar fi camera farmaceutică curată, sistemul de schimb de căldură pentru nave).
3. Curățarea cochiliei este dificilă și ușor de extins performanța
Deși pachetul de tub poate fi extras, este dificil să curățați complet interiorul cochiliei (în special decalajul dintre defecțiune și coajă și spațiul îngust dintre pachetele de tub). Dacă fluidul care este ușor de scăzut (cum ar fi apa tare și impuritatea - care conține lichidul de proces) este procesat, stratul de scalare din coajă va fi îngroșat, iar eficiența transferului de căldură va scădea (eficiența transferului de căldură va scădea cu 10% ~ 15% pentru fiecare creștere de 1mm a grosimii scalărilor);
Comparație: All - schimbătorul de căldură cu plăci sudate nu poate obține nicio curățare a spațiului mort în shell prin sistemul CIP (curățare online), iar problema de scalare este mult mai mică decât cea de tip tub de coajă.
4. Capacitate de compensare termică limitată și gama aplicabilă a diferenței de temperatură
În foaia de tub fix și tipul tubului (cel mai simplu tip de structură), foaia de tub este conectată rigid la coajă. Dacă diferența de temperatură între debitul tubului și debitul cochiliei este prea mare (cum ar fi mai mult de 50 de grade), coaja de tub va produce tensiune termică datorită diferiților coeficienți de expansiune termică, ceea ce poate duce la deformarea foii de tub sau la scurgerea tubului de schimb de căldură, deci este necesar să instalați o „îmbinare de expansiune” pentru compensare;
Deși tipul de cap plutitor și U - tipul tubului pot rezolva problema compensării termice, structura este mai complexă (costul crește cu 15%~ 20%), iar curățarea cursului tubului U - tipul tubului nu poate fi dificil).
Rezumat: Scenariile aplicabile determină selecția
Schimbătorul de căldură Shell and Tube nu este un echipament de scop „All -”, selecția sa ar trebui să fie combinată cu prioritatea condițiilor de muncă:
● Scenarii de selecție prioritară:Presiune ridicată și temperatură ridicată (cum ar fi schimbul de căldură cu reacție petrochimică), flux mare (cum ar fi condensatorul centralei), fluid de particule/vâscozitate ridicată (cum ar fi răcirea pulpei), scenarii industriale cu cerințe de comoditate de întreținere ridicată;
● Alegeți scena cu atenție:Spațiu limitat (cum ar fi atelierul curat), cerințele de consum redus de energie (cum ar fi încălzirea civilă), curățarea ușor de ridicat și frecventă (cum ar fi sterilizarea alimentelor și băuturilor) (mai multe plăci mai recomandate, placă în spirală și alte schimbători de căldură compacte).
Pe scurt, schimbătoarele de căldură cu coajă și tuburi sunt „jucători de încredere” în domeniul industrial și de neînlocuit în condiții de muncă complexe și dure, dar trebuie să dea loc unor echipamente de schimb de căldură mai adecvate în căutarea unei eficiențe ridicate și a compactității.
Tag-uri populare: Schimbător de căldură cu tub dublu de calitate, China, China, de bună calitate pentru tuburi duble, producători de schimbători de schimbători de căldură, furnizori
