シェルアンドチューブ熱交換器：石油化学精製効率の鍵

巨大な石油精製工場を想像してください 複雑な管網が 生物の血管のように交差していますシェル・アンド・チューブ熱交換器は,重要な循環センターとして機能する石油化学加工などの高圧アプリケーションで不可欠な役割を果たします しかし,彼らは正確にどのように動作します?,この包括的な調査は,殻とチューブ式熱交換器の多面性を明らかにします.

名前からわかるように,これらの熱交換器は2つの主要な構成要素で構成されています.内部の管束を収納する外殻です.円筒形 の 殻 は,液体 が 流れる 数多く の 管 を 含ん で いる 圧力 容器 の よう に 機能 し ます熱交換は,温度調節された流体流を2つ分離する管壁を横断して起こります. 管の構成は,平らな壁から長長翼のデザインまで異なります.それぞれが異なる熱伝送要件を満たしている.

これらの装置は,液体液体,ガスガス,蒸発,蒸発,蒸発,蒸発,蒸発,蒸発,蒸発,蒸発,蒸発,蒸発,蒸発,蒸発,蒸発,蒸発,蒸発,蒸発,様々な用途で.

基本的な動作メカニズムは 導電管の壁によって分離された流体間の温度差に依存しています1つの媒体はチューブを通り (チューブ側流体) で,もう1つは外側流体 (シェル側流体) で循環する効率の向上のために,シェルサイドフローは,しばしばチューブバンドルに垂直な交流パターンを採用する.戦略的に配置されたバフラーは,シェルサイド流体を複数のチューブに転向させる.渦巻を増加させ,熱伝達係数を改善する.

熱がより暖かい液体から冷たい液体へ移動する方向性は,プロセス要件に依存します.暖房アプリケーションでは蒸気を熱媒体として使用し,冷却プロセスは冷却水を利用することができます.性能は,流体特性,流れ速度,チューブ材料,構造工学を含む複数の変数に依存します.

• 液体配分:清潔で腐食性のない液体は,通常,管の側面を占有し,維持が容易になり,汚れや腐食性のある媒体は殻を通って流れます.高圧 の 流れ は,通常,管 を 通し て 殻 の ストレス を 最小 に する.
• 管の配置:三角形のパターンは優れた熱伝達を可能にしますが,四角形のレイアウトと比較して洗浄が複雑です.
• バフルエンジニアリング:これらの流れを制御する部品は 距離,高さ,幾何学によって 緊張と圧力の低下に 重要な影響を与えます
• 管の仕様:量と寸法は熱伝送面積と圧力損失に直接影響する.チューブ数が大きい直径が小さい場合,効率が向上する.
• シェル構成:円筒形または長方形の殻は,流量容量に対応しながら,動作ストレスを耐えなければならない.

• 固定チューブシート:シンプルで経済的な設計で 脱がれない束のせいで 汚れを起こす液体には適さない
• Uチューブ:熱膨張を容認しますが 清掃の課題や 死地を生み出します
• フローティングヘッド保守のためにバンドを外し,高コストで大きな温度差を処理できます.
• パッケージ:シンプルな施工では漏れが起こり 低圧で危険でない用途に 制限されます

原子力発電所では,リサイクル水をタービン駆動蒸気に沸かせる特殊なUチューブ蒸気発電機と2相交換機が使用されています.ほとんどの装置には1,2,3つの装置があります.4つのチューブ側通路 (外殻を通る液体通路)発電所の表面コンデンサは,通常,単流直管設計を使用します.

• 熱伝導性:銅とアルミニウムは熱伝達の効率が優れている.
• 耐腐食性:材料とプロセスメディアとの互換性は,分解を防止します.チタンは酸に耐性があり,ニッケルはアルカリに耐性があります.
• 構造の整合性炭素鋼とステンレス鋼は高圧用には強さがあります
• 経済要因費用対効果はパフォーマンス要件をバランスします

銅合金,ステンレス鋼,チタン,PFAのような特殊なポリマーなど 極端な温度に対応する材料ですシャッフルとチューブ側間の圧力損失.

• 石油化学:熱・冷却 原油,中間産物,反応産物
• 発電:化石燃料発電所や原子力発電所におけるコンデンサタービン排気蒸気
• 金属業:溶融と金属加工における温度調節
• 食品/医薬品:消耗品や医薬品の衛生熱処理
• エアコン:大型建物における気候制御システム
• 水力学:重機械の冷却潤滑油とトランスミッション液体

重要な安全対策には,管の故障による過圧から守る圧力解消装置 (破裂ディスクまたはバルブ) が含まれる.設計と製造はTEMAのような厳格な基準に準拠していますASME ボイラーコードとEN 13445-3により,要求の高い環境での信頼性を保証します.

プレート式熱交換機と比較して,シェル・アンド・チューブ型設計は,円筒型構造により,優れた維持可能性 (特に浮頭型モデル) と例外的な耐圧性を提供します.