يجب مراعاة العديد من ميزات التصميم الحراري عند تصميم الأنابيب في المبادلات الحرارية للأنابيب والأصداف

- Jul 12, 2018-

Shell and tube heat exchanger.png تتكون المبادلات الحرارية للأنابيب والأصداف من سلسلة من الأنابيب. تحتوي مجموعة واحدة من هذه الأنابيب على السائل الذي يجب تسخينه أو تبريده. يمتد السائل الثاني على الأنابيب التي يتم تسخينها أو تبريدها بحيث يمكنها توفير الحرارة أو امتصاص الحرارة المطلوبة. مجموعة من الأنابيب تسمى حزمة الأنبوب ويمكن أن تتكون من عدة أنواع من الأنابيب: عادي ، زعانف طولي ، إلخ. تستخدم عادة مبادلات حرارية أنبوبة شل للتطبيقات ذات الضغط العالي (مع ضغط أكبر من 30 بار ودرجات حرارة أكبر من 260 درجة مئوية). ويرجع ذلك إلى أن المبادلات الحرارية للهيكل والأنبوب قوية بسبب شكلها.
يجب مراعاة العديد من ميزات التصميم الحراري عند تصميم الأنابيب في المبادلات الحرارية للهيكل والأنبوب: يمكن أن يكون هناك العديد من الاختلافات في تصميم الغلاف والأنبوب. عادة ، يتم توصيل أطراف كل أنبوب إلى اللولبيات (تسمى أحيانا صناديق المياه) من خلال ثقوب في الأنابيب. قد تكون الأنابيب مستقيمة أو مثنية على شكل U ، تسمى U-tubes.
• ﻗﻄﺮ اﻷﻧﺒﻮب: إن اﺳﺘﺨﺪام ﻗﻄﺮ أﻧﺒﻮب ﺻﻐﻴﺮ ﻳﺠﻌﻞ اﻟﻤﺒﺎدﻻت اﻟﺤﺮارﻳﺔ اﻗﺘﺼﺎدﻳﺔ وﺻﻐﻴﺮة. ومع ذلك ، فمن المرجح أن يتفادى المبادل الحراري بشكل أسرع ، كما أن الحجم الصغير يجعل التنظيف الميكانيكي للقاذورات صعباً. للتغلب على مشاكل التلوث والحشف ، يمكن استخدام أقطار أنبوب أكبر. وبالتالي لتحديد قطر الأنبوب ، يجب النظر في المساحة المتاحة والتكلفة والقاذورات طبيعة السوائل.
• سمك الأنبوب: عادة ما يتم تحديد سمك جدار الأنابيب للتأكد من:
• هناك مساحة كافية للتآكل
• هذا الاهتزاز الناجم عن التدفق لديه مقاومة
• قوة محورية
• قوة هوب (لتحمل ضغط الأنبوب الداخلي)
• قوة الانبعاج (لتحمل الضغط الزائد في وعاء)
• طول الأنبوب: عادة ما تكون المبادلات الحرارية أرخص عندما يكون قطرها أصغر و طول الأنبوب الطويل. وبالتالي ، عادة ما يكون هناك هدف لجعل المبادل الحراري طالما ممكن جسديا في حين لا يتجاوز قدرات الإنتاج. ومع ذلك ، هناك العديد من القيود لهذا ، بما في ذلك المساحة المتاحة في موقع التثبيت والحاجة إلى ضمان توافر الأنابيب بأطوال ضعف الطول المطلوب (بحيث يمكن سحبها واستبدالها). أيضا ، أنابيب طويلة ورفيعة يصعب إخراجها واستبدالها.
• ﺧﻂ أﻧﺒﻮب: ﻋﻨﺪ ﺗﺼﻤﻴﻢ اﻷﻧﺎﺑﻴﺐ ، ﻳﻜﻮن ﻣﻦ اﻟﻌﻤﻠﻲ اﻟﺘﺄآﺪ ﻣﻦ أن ﻣﻴﻞ اﻷﻧﺒﻮب (أي ﻣﺴﺎﻓﺔ ﻣﺮآﺰ اﻟﻤﺮآﺰ ﻓﻲ اﻷﻧﺎﺑﻴﺐ اﻟﻤﺠﺎورة) ﻻ ﻳﻘﻞ ﻋﻦ 1.25 ﺿﻌﻒ اﻟﻘﻄﺮ اﻟﺨﺎرﺟﻲ ﻟﻸﻧﺎﺑﻴﺐ. تؤدي درجة الأنبوب الكبيرة إلى قطر غلاف أكبر بشكل عام ، مما يؤدي إلى مبادل حراري أكثر تكلفة.
• تمويج الأنبوب: هذا النوع من الأنابيب ، الذي يستخدم بشكل رئيسي للأنابيب الداخلية ، يزيد من اضطراب السوائل والتأثير مهم جدا في نقل الحرارة مما يعطي أداء أفضل.
• تخطيط الأنبوب: يشير إلى كيفية وضع الأنابيب داخل القشرة. هناك أربعة أنواع رئيسية من تخطيط الأنبوب ، والتي هي مثلثية (30 درجة) ، مثلثية مستديرة (60 درجة) ، مربعة (90 درجة) ومربع مستدير (45 درجة). تُستخدم الأنماط المثلثية لإعطاء قدر أكبر من انتقال الحرارة لأنها تجبر السائل على التدفق بطريقة أكثر اضطرابًا حول الأنابيب. يتم استخدام أنماط مربعة حيث يتم التعرض للقاذورات العالية والتنظيف أكثر انتظامًا.
• تصميم Baffle: تستخدم الحواجز في المبادلات الحرارية للهيكل والأنبوب لتوجيه السائل عبر حزمة الأنابيب. وهي تعمل بشكل عمودي على الصدفة وتمسك المجموعة ، مما يمنع الأنابيب من الترهل على طول طويل. يمكنهم أيضًا منع الأنابيب من الاهتزاز. النوع الأكثر شيوعًا للحاجز هو الحاجز القطعي. يتم توجيه الحواجز القطاعية نصف القطنية إلى 180 درجة إلى الحواجز المجاورة مما يجبر المائع على التدفق لأعلى ولأسفل بين حزمة الأنبوب. تباعد التباعد هو مصدر قلق ديناميكي حراري كبير عند تصميم مبادلات حرارية على شكل أنبوب وأنبوب. يجب أن تكون مسافات متباعدة مع النظر في تحويل انخفاض الضغط ونقل الحرارة. من أجل التحسين الاقتصادي الحراري ، يقترح أن تكون المسافات أقل من 20٪ من القطر الداخلي للصدفة. وجود مسافات متباعدة بشكل وثيق يؤدي إلى انخفاض أكبر في الضغط بسبب إعادة توجيه التدفق. وبالتالي ، فإن وجود حواجز متباعدة للغاية يعني أنه قد تكون هناك بقع أكثر برودة في الزوايا بين حواجز. من المهم أيضًا التأكد من أن الحواجز متساوية بالقرب من أن الأنابيب لا تبلل. النوع الرئيسي الآخر للحاجز هو القرص وحاجز الدونت ، والذي يتكون من محورين متراكبين. تبدو حواجز خارجية أوسع مثل الكعك ، في حين يتشكل الحاجز الداخلي كقرص. هذا النوع من الحواجز يجبر السائل على المرور عبر كل جانب من القرص ثم من خلال حاجز الدونات الذي يولد نوعًا مختلفًا من تدفق السوائل.

http://www.tecfree-cooler.com/