हीटिंग और कूलिंग के लिए शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर

ग्राहक की आवश्यकताओं के अनुसार व्रकूलर द्वारा अनुकूलित शेल-एंड-ट्यूब हीट एक्सचेंजर को चित्रित किया गया है और पैक करने और फ्रांस भेजने के लिए तैयार है।

शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स को शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स भी कहा जाता है। यह एक विभाजित वॉल हीट एक्सचेंजर है जो शेल में संलग्न ट्यूब बंडल की दीवार को हीट ट्रांसफर सतह के रूप में उपयोग करता है। इस तरह के हीट एक्सचेंजर में अपेक्षाकृत सरल संरचना और विश्वसनीय संचालन होता है। यह विभिन्न संरचनात्मक सामग्रियों (मुख्य रूप से धातु सामग्री) से बना हो सकता है, और इसका उपयोग उच्च तापमान और उच्च दबाव के तहत किया जा सकता है। यह वर्तमान में सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला प्रकार है।

शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स के डिजाइन में विचार करने के लिए कारक

कई प्रकार के हीट एक्सचेंज उपकरण हैं। प्रत्येक विशिष्ट गर्मी हस्तांतरण की स्थिति के लिए, इष्टतम चयन के माध्यम से सबसे उपयुक्त उपकरण मॉडल प्राप्त किया जाएगा। यदि इस प्रकार के उपकरण का उपयोग अन्य स्थितियों में किया जाता है, तो गर्मी हस्तांतरण प्रभाव में सुधार हो सकता है। बड़ा बदलाव। इसलिए, विशिष्ट कार्य परिस्थितियों के लिए हीट एक्सचेंजर के प्रकार का चयन करना बहुत महत्वपूर्ण और जटिल कार्य है। शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स के डिजाइन के लिए, निम्नलिखित कारकों पर विचार किया जाना चाहिए:

 

1. प्रवाह दर का चयन

हीट एक्सचेंजर डिज़ाइन में प्रवाह दर एक महत्वपूर्ण चर है। प्रवाह दर बढ़ने से गर्मी हस्तांतरण गुणांक में वृद्धि होगी, और साथ ही दबाव में कमी और बिजली की खपत भी बढ़ेगी। यदि पम्पिंग तरल पदार्थ का उपयोग किया जाता है, तो यह माना जाना चाहिए कि विनियमन वाल्व के बजाय हीट एक्सचेंजर पर जितना संभव हो उतना दबाव ड्रॉप का सेवन किया जाना चाहिए, यह प्रवाह दर को बढ़ाकर गर्मी हस्तांतरण प्रभाव में सुधार कर सकता है।

उच्च प्रवाह दर का उपयोग करने के दो फायदे हैं: एक समग्र ताप अंतरण गुणांक को बढ़ाना है, जिससे ताप अंतरण क्षेत्र कम हो जाता है; दूसरा ट्यूब की सतह पर दूषण की संभावना को कम करना है। लेकिन यह प्रतिरोध और शक्ति की खपत को भी बढ़ाता है, इसलिए उचित प्रवाह दर को निर्धारित करने के लिए आर्थिक तुलना करना आवश्यक है।

 

2. स्वीकार्य दबाव ड्रॉप चयन

एक बड़ा दबाव ड्रॉप चुनने से प्रवाह दर में वृद्धि हो सकती है, जिससे गर्मी हस्तांतरण प्रभाव बढ़ जाता है और गर्मी हस्तांतरण क्षेत्र कम हो जाता है। लेकिन बड़े दबाव में गिरावट से पंप की परिचालन लागत भी बढ़ जाती है। हीट एक्सचेंजर की कुल वार्षिक लागत, उपकरण के आकार में बार-बार समायोजन, और अनुकूलन गणना के आधार पर उचित दबाव ड्रॉप मूल्य की गणना की जानी चाहिए।

अधिकांश उपकरणों में, यह पाया जा सकता है कि एक तरफ का थर्मल प्रतिरोध दूसरी तरफ से काफी अधिक है, और इस तरफ का थर्मल प्रतिरोध नियंत्रक थर्मल प्रतिरोध बन जाता है। जब शेल पक्ष का थर्मल प्रतिरोध नियंत्रण पक्ष होता है, तो बाफ़ल प्लेटों की संख्या बढ़ाने या शेल व्यास को कम करने की विधि का उपयोग शेल पक्ष पर द्रव प्रवाह दर को बढ़ाने और गर्मी हस्तांतरण प्रतिरोध को कम करने के लिए किया जा सकता है, लेकिन वहाँ है बैफल प्लेटों के बीच की दूरी को कम करने की एक सीमा। खोल व्यास के 1/5 या 50 मिमी से कम नहीं हो सकता। जब ट्यूब पक्ष का थर्मल प्रतिरोध नियंत्रण पक्ष होता है, तो ट्यूब परिपक्वता को बढ़ाकर द्रव प्रवाह दर में वृद्धि होती है।

चिपचिपी सामग्री के साथ व्यवहार करते समय, यदि द्रव लामिना के प्रवाह में है, तो सामग्री खोल की तरफ जाएगी। चूँकि खोल की तरफ द्रव का प्रवाह अशांत होता है, इसके परिणामस्वरूप उच्च ताप अंतरण दर और दबाव ड्रॉप के नियंत्रण में सुधार होता है।

 

3. शेल-साइड द्रव का निर्धारण

यह मुख्य रूप से तरल पदार्थ के ऑपरेटिंग दबाव और तापमान, उपलब्ध दबाव ड्रॉप, संरचना और जंग विशेषताओं पर आधारित है, और यह विचार करने के लिए आवश्यक उपकरण और सामग्री का चयन करता है कि तरल किस तरह से उपयुक्त है। चुनते समय विचार करने के लिए निम्नलिखित कारक उपलब्ध हैं:

ट्यूब पास के लिए उपयुक्त तरल पदार्थ में पानी और जल वाष्प या मजबूत संक्षारक तरल पदार्थ शामिल हैं; विषाक्त तरल पदार्थ; तरल पदार्थ जो संरचना के लिए आसान हैं; तरल पदार्थ जो उच्च तापमान या उच्च दबाव आदि पर काम करते हैं।

खोल पक्ष के लिए उपयुक्त तरल पदार्थ में ओवरहेड डिस्टिलेट का संघनन शामिल है; हाइड्रोकार्बन का संघनन और पुनर्उबलना; पाइप फिटिंग के दबाव ड्रॉप द्वारा नियंत्रित तरल पदार्थ; उच्च चिपचिपापन के साथ तरल पदार्थ, आदि।

जब उपरोक्त स्थिति समाप्त हो जाती है, तो माध्यम किस पथ का चयन करता है, उसे गर्मी हस्तांतरण गुणांक में सुधार करने और दबाव में गिरावट का अधिकतम लाभ उठाने पर ध्यान देना चाहिए। चूंकि खोल की तरफ माध्यम का प्रवाह अशांत प्रवाह (100 से अधिक या 100 के बराबर) तक पहुंचना आसान है, इसलिए तरल पदार्थ को उच्च चिपचिपाहट या कम प्रवाह दर के साथ स्थानांतरित करना आम तौर पर फायदेमंद होता है, यानी कम रेनॉल्ड्स वाला तरल पदार्थ संख्या, शेल की ओर। इसके विपरीत, यदि द्रव ट्यूब में अशांत प्रवाह तक पहुँच सकता है, तो ट्यूब के माध्यम से जाने की व्यवस्था करना अधिक उचित है। दबाव ड्रॉप के दृष्टिकोण से, आम तौर पर कम रेनॉल्ड्स संख्या के साथ शेल चलाना उचित है।

 

4. अंतिम ताप अंतरण तापमान का निर्धारण

अंतिम ताप विनिमय तापमान आम तौर पर प्रक्रिया की जरूरतों से निर्धारित होता है। जब अंतिम ताप विनिमय तापमान का चयन किया जा सकता है, तो इसका मूल्य इस बात पर बहुत प्रभाव डालता है कि ताप विनिमायक आर्थिक और उचित है या नहीं। जब गर्म तरल पदार्थ का आउटलेट तापमान ठंडे तरल पदार्थ के आउटलेट तापमान के बराबर होता है, तो गर्मी उपयोगिता दक्षता उच्चतम होती है, लेकिन प्रभावी ताप हस्तांतरण तापमान अंतर सबसे छोटा होता है और ताप विनिमय क्षेत्र सबसे बड़ा होता है।

इसके अलावा, धारा के आउटलेट तापमान का निर्धारण करते समय, तापमान क्रॉस घटना होना वांछनीय नहीं है, अर्थात, गर्म द्रव का आउटलेट तापमान ठंडे द्रव के आउटलेट तापमान से कम होता है।

5. उपकरण संरचना का चयन

कुछ निश्चित प्रक्रिया स्थितियों के लिए, उपकरण का रूप पहले निर्धारित किया जाना चाहिए, जैसे कि एक निश्चित ट्यूब शीट फॉर्म या फ्लोटिंग हेड फॉर्म आदि का चयन करना।

हीट एक्सचेंजर डिजाइन प्रक्रिया में, हीट ट्रांसफर बढ़ाने के सामान्य लक्ष्यों को निम्नानुसार संक्षेपित किया गया है: किसी दिए गए हीट ट्रांसफर के तहत हीट एक्सचेंजर के आकार को कम करना; मौजूदा हीट एक्सचेंजर के प्रदर्शन में सुधार; बहते काम कर रहे तरल पदार्थ के तापमान अंतर को कम करें; या पंप की शक्ति कम करें।

हीट ट्रांसफर प्रक्रिया एक हार्ड डिवाइस की दीवार के माध्यम से दो तरल पदार्थों के बीच हीट एक्सचेंज की प्रक्रिया को संदर्भित करती है। द्रव की गर्मी हस्तांतरण विधि के अनुसार, इसे मूल रूप से दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: कोई चरण परिवर्तन और चरण परिवर्तन नहीं। चरण परिवर्तन प्रक्रिया के बिना बढ़ी हुई गर्मी हस्तांतरण प्रौद्योगिकी पर शोध आम तौर पर थर्मल प्रतिरोध पक्ष को नियंत्रित करने के आधार पर संबंधित उपाय करता है: जैसे कि ट्यूब की आंतरिक या बाहरी सतह का विस्तार करना; ट्यूब में विदेशी वस्तुओं को सम्मिलित करना; ट्यूब बंडल समर्थन के रूप को बदलना; गर्मी हस्तांतरण प्रभाव को बढ़ाने के लिए अमिश्रणीय कम क्वथनांक योजक और अन्य तरीकों को जोड़ना।