เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเชลล์และท่อ | ได้รับการรับรอง ASME | สแตนเลส
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเชลล์และท่อ (STHE) คืออะไร
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเชลล์และท่อ (STHE) เป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในงานอุตสาหกรรม เนื่องจากมีความทนทาน อเนกประสงค์ และสามารถรองรับแรงดันและอุณหภูมิสูงได้ ประกอบด้วย เชลล์ (ภาชนะรับความดันขนาดใหญ่) พร้อมชุด ท่อ ภายใน ของเหลวชนิดหนึ่งไหลผ่านท่อ (ด้านท่อ) และอีกชนิดหนึ่งไหลภายนอกท่อภายในเชลล์ (ด้านเชลล์) ความร้อนจะถูกถ่ายเทระหว่างของเหลวสองชนิดผ่านผนังท่อ
STHE อยู่ภายใต้มาตรฐานหลักสองประการ:
1.ASME Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC), Section VIII, Division 1: รับประกันความปลอดภัยของภาชนะรับความดัน
2.TEMA (สมาคมผู้ผลิตเครื่องแลกเปลี่ยนท่อ) Standards: กำหนดการออกแบบทางกล ความคลาดเคลื่อน และแนวทางการผลิต
รายละเอียดทางเทคนิคที่สำคัญตาม ASME และ TEMA
1. มาตรฐานการออกแบบ
ASME BPVC Section VIII, Div. 1:
-ครอบคลุมการออกแบบขอบเขตแรงดัน (เชลล์, แผ่นท่อ, ช่อง)
-ต้องการการคำนวณสำหรับความหนาขั้นต่ำ การเสริมหัวฉีด และการทดสอบไฮโดรสแตติก
มาตรฐาน TEMA (คลาส R, C, B):
-คลาส R: การใช้งานโรงกลั่นและกระบวนการที่รุนแรง (แรงดัน/อุณหภูมิสูง)
-คลาส C: บริการเชิงพาณิชย์/อุตสาหกรรมทั่วไป
-คลาส B: บริการกระบวนการทางเคมี (สภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน)
2. ส่วนประกอบและการกำหนดค่า
| ส่วนประกอบ |
คำอธิบาย |
| เชลล์ |
ภาชนะทรงกระบอก (เหล็กกล้าคาร์บอน, สแตนเลส, ฯลฯ) ตาม ASME VIII-1 |
| ท่อ |
ท่อตรง/รูปตัว U (OD 5/8" ถึง 2") วัสดุที่เลือกสำหรับการต้านทานการกัดกร่อน/ความร้อน |
| แผ่นท่อ |
แผ่นหนาเจาะรูสำหรับท่อ ออกแบบตาม ASME VIII-1 (ประสิทธิภาพของเอ็น ≥ 50%) |
| แผ่นกั้น |
แผ่นกั้นแบบแบ่งส่วน, เกลียว หรือแบบแท่งเพื่อควบคุมการไหลด้านเชลล์ (กฎระยะห่าง TEMA) |
| ช่อง/เฮดเดอร์ |
ฝาครอบแบบถอดได้ (ประเภทหัวหน้า/หลัง TEMA: A, B, N, ฯลฯ) |
| หัวฉีด |
พอร์ตเข้า/ออกขนาดตาม ASME B31.3 หรือ API 660 |
ตัวอย่างการกำหนด TEMA:
AES:
-A: หัวหน้า (ฝาครอบแบบสลัก)
-E: เชลล์แบบผ่านครั้งเดียว
-S: หัวหลังแบบลอย (ชุดรวมแบบดึงผ่าน)
3. การออกแบบความร้อน
หน้าที่ความร้อน (Q):Q=U⋅A⋅ΔTLMTD
-U: สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวม (W/m²·K)
-A: พื้นที่ถ่ายเทความร้อน (OD ท่อ × ความยาว × จำนวนท่อ)
-ΔTLMTD: ความแตกต่างของอุณหภูมิเฉลี่ยแบบลอการิทึม (แก้ไขสำหรับการจัดเรียงการไหล)
การจัดเรียงการไหล:
-การไหลแบบสวนทาง: ประสิทธิภาพความร้อนสูงสุด
-การไหลแบบขนาน: ง่ายกว่าแต่มีประสิทธิภาพต่ำกว่า
-การไหลแบบไขว้: ทั่วไปในคอนเดนเซอร์
วิธี Effectiveness-NTU:
-ใช้สำหรับการจัดเรียงการไหลที่ซับซ้อนหรือคุณสมบัติของของเหลวที่แปรผัน
4. การออกแบบทางกล
ขนาดเชลล์และท่อ:
-ID เชลล์: กำหนดโดยรูปแบบชุดท่อ (สามเหลี่ยม, สี่เหลี่ยม, สี่เหลี่ยมหมุน)
-ระยะพิทช์ท่อ: ขั้นต่ำ 1.25 × OD ท่อ (เพื่อให้ทำความสะอาดได้)
การออกแบบแผ่นกั้น:
-แผ่นกั้นแบบแบ่งส่วน (20–50% cut) พร้อมระยะห่างตาม TEMA (ขั้นต่ำ 1/5 ID เชลล์ หรือ 2")
-No-Tubes-In-Window (NTIW): กำจัดโซนตาย
แรงดันตก:
-ด้านเชลล์: ปรับให้เหมาะสมผ่านระยะห่าง/การตัดแผ่นกั้น
-ด้านท่อ: ฟังก์ชันของความเร็วของของเหลวและความยาวท่อ
5. การเลือกวัสดุ
| ส่วนประกอบ |
วัสดุทั่วไป |
คำแนะนำ ASME/TEMA |
| เชลล์ |
เหล็กกล้าคาร์บอน (SA-516), SS 316, Hastelloy |
ค่าเผื่อการกัดกร่อน (โดยทั่วไป 3 มม.) |
| ท่อ |
SS 304/316, ไทเทเนียม, Cu-Ni, Inconel |
เข้ากันได้กับวัสดุเชลล์เพื่อหลีกเลี่ยงการกัดกร่อนแบบกัลวานิก |
| แผ่นท่อ |
วัสดุหุ้ม (เหล็กกล้าคาร์บอน + ชั้น SS) |
ASME VIII-1 สำหรับข้อกำหนดการยึดติดแบบหุ้ม |
| ปะเก็น |
แบบพันเกลียว (SS + กราไฟต์), PTFE |
TEMA Class R/C/B สำหรับขีดจำกัดอุณหภูมิ/แรงดัน |
6. การปฏิบัติตาม ASME และการทดสอบ
การทดสอบไฮโดรสแตติก:
-1.5 × แรงดันออกแบบ (ASME VIII-1 UG-99)
-ทดสอบทั้งด้านเชลล์และด้านท่อแยกกัน
การทดสอบนิวเมติก:
-1.1 × แรงดันออกแบบ (หากการทดสอบไฮโดรสแตติกไม่สามารถทำได้)
ข้อกำหนด NDT:
-RT (การทดสอบรังสี) สำหรับรอยเชื่อม
-PT (การเจาะสี) หรือ MT (อนุภาคแม่เหล็ก) สำหรับรอยแตกบนพื้นผิว
7. การใช้งานทั่วไป
น้ำมันและก๊าซ: เครื่องอุ่นล่วงหน้า, เครื่องทำความเย็น, คอนเดนเซอร์
โรงไฟฟ้า: คอนเดนเซอร์ไอน้ำ, เครื่องทำความร้อนน้ำป้อน
อุตสาหกรรมเคมี: การทำความเย็นเครื่องปฏิกรณ์, การกลั่น
HVAC: เครื่องทำความเย็น, การทำความร้อนส่วนกลาง
ข้อดีและข้อจำกัด
| ข้อดี |
ข้อจำกัด |
| ความสามารถในการรับแรงดันสูง (เป็นไปตาม ASME) |
มีแนวโน้มที่จะเกิดการเปรอะเปื้อน (ด้านเชลล์) |
| ทำความสะอาดง่าย (ชุดท่อแบบถอดได้) |
รอยเท้าใหญ่กว่าเมื่อเทียบกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น |
| ปรับแต่งได้ (การกำหนดค่า TEMA) |
ต้นทุนที่สูงขึ้นสำหรับวัสดุแปลกใหม่ (ไทเทเนียม) |
ข้อความของคุณจะต้องอยู่ระหว่าง 20-3,000 ตัวอักษร!
