Does Your Call Применение для F-Shell Теплообменник?

Если процесс имеет температуру крест или низкий расход, F оболочки может оказаться полезным.

НЕСКОЛЬКО SHELL конфигураций, назначенный E, F, G, H, J, K и X в трубчатых Ассоциации производителей теплообменника, Inc (ТЕМА), доступны для оболочки и трубчатые теплообменники. E оболочки на сегодняшний день наиболее распространенными по всей химической промышленности процесса. В некоторых случаях, однако, F оболочек имеет свои преимущества. В этой статье рассматриваются два таких ситуациях - когда есть температура креста и когда shellside расхода невелика - и показывает, почему F оболочки было бы полезно в тех приложениях.

Shell типов

В кожухотрубный теплообменников Существуют различные модели потока через shellside, каждый со своими особенностями и приложений. ТЕМА разработал номенклатуру типов оболочки, как показано на рисунке 1 (а также для передних и задних глав, которые в силу ограниченности пространства здесь не показаны).

ТЕМА оболочки Е один проход корпуса. Shellside жидкости входит в один конец и выходит через другой конец.

ТЕМА оболочки F (рис. 2), 2-пасс оболочки, которая разделена на два проходит, проходит верхняя и нижняя пройти, по продольной перегородки. Shellside поток входит в один конец в верхней или нижней половины (первый проход), проходит по всей длине корпуса через эту половину корпуса, поворачивается и проходит через другую половину корпуса (второй проход), и, наконец, отправляется в тот же конец оболочки, через которую вошел. Продольная перегородка, не распространяется на tubesheet в дальнем конце, но останавливается несколько меньше его так, что shellside жидкость может вытекать из первых пройти во второй проход. Эта конструкция используется для температуры крест ситуациях, то есть, где холодные жидкости листьев при температуре выше, чем температура на выходе из горячего потока. Если два прохода (F) корпус имеет только две трубки проходит, он становится истинным конфигурации противоточного и он может работать с большим крестом температуры.

ТЕМА оболочки J является разделить поток оболочки обычно используется для minmizing shellside падение давления. Shellside жидкости входит в центре (по длине) и делится на две половины, одна течет слева и другие права; потоки оставить отдельно и объединяются в единый поток внешних трубопроводов. Это называется J1-2 корпуса. Кроме того, поток может быть разделен на две половинки и ввести оболочки на обоих концах, поток по направлению к центру, и оставить, как единый поток, это относится как J2-1 корпуса.

ТЕМА оболочки G является отдельных потоков оболочки обычно используется для горизонтальной ребойлеры термосифон. Она имеет только один центральный пластины поддержки, ни экранов. Потому что ТЕМА определяет максимальную длину трубки неподдерживаемые около 60 дюйма или 1500 мм для 1-дюйм-ОД трубы, оболочки G не может быть использована для теплообменников с трубки длиной более 120 дюйма или 3000 мм, а неподдерживаемые Тогда длина превышает лимит ТЕМА. (ТЕМА неподдерживаемые предел службы варьируется в зависимости от трубки О.Д., толщины и материала.)

При большей длине трубки должны быть использованы, оболочки ТЕМА H принимается. Оболочки H действительно 2 G снарядов размещены бок-о-бок, так что она состоит из двух пластин полной поддержки. Описание этой конфигурации двойной раскол, так как поток делится дважды, и рекомбинации в два раза. Эта конструкция, тоже всегда заняты для горизонтального ребойлеры термосифон. Преимущество ТЕМА G и H оболочек, что падение давления shellside резко ниже, чем в корпус E.

ТЕМА оболочки К специальной оболочки переток занятых в чайник ребойлеры (K за чайник). Это неотъемлемая пространство разъединения пара в виде расширенного оболочки. Здесь тоже полный пластин поддержки могут быть использованы по мере необходимости.

ТЕМА оболочки X является чистым оболочки переток. Оболочки стороны жидкости входит в верхней (или снизу) корпуса и течет по трубе, а затем выходит с противоположной стороны корпуса. Поток может быть введен через несколько форсунок, расположенных по всей длине корпуса в целях обеспечения более эффективного распределения. Из-за низкого перепада давления (на самом деле, почти нет перепада давления в корпусе, только падение давления, в сопла), такая конфигурация используется для охлаждения или конденсации паров при очень низком давлении, особенно в вакууме. Полная поддержка пластины могут быть расположены как это требуется для структурной целостности, они не мешают shellside потока, так как они параллельно направлению течения.

Достоинств F оболочки

Если температура крест существует, ни один снаряд E термодинамически неспособны выполнения specifed долг тепла. В зависимости от степени температуры креста, два или более оболочек в серии не требуется. В большинстве услуг ИПЦ теплообменник, степень температуры крест умеренной, так две оболочки E может вообще выполнения этой задачи.

В таких ситуациях, один снаряд F могут быть использованы вместо 2 E оболочек в серии, что ведет к экономии в теплообменник и трубопроводы стоимости. Если F оболочки требуется лишь две трубки проходит привели к желаемым tubeside скорости, он представляет собой истинное поток противотоком, которая может справиться с любой степенью температуры крест.

Часто, когда shellside расхода является относительно низким, shellside скорость также невелика, даже с маленьким перегородка расстояния. В таких ситуациях, допустимый перепад давления shellside не могут быть использованы должным образом. Shellside коэффициент теплопередачи и, следовательно, общий коэффициент теплопередачи, являются низкими, в результате чрезмерно больших и дорогих теплообменника. Кроме того, если shellside поток грязной, низкой скорости shellside приведет к тяжелым обрастания shellside, которая выльется в высоких эксплуатационных расходов.

В таких случаях, многие дизайнеры используют две оболочки E в серии. Это дает более высокую скорость shellside и тем самым более высокий коэффициент теплоотдачи. Это приводит не только меньше и дешевле теплообменник, но и снизить эксплуатационные расходы за счет сокращения загрязнения.

В качестве альтернативы F оболочки часто дают сопоставимые скорости shellside и площади теплообмена. В силу того, ни один снаряд, такая конструкция может быть ниже капитальных затрат, чем 2 E оболочек в серии. Там также будет сокращение расходов трубопроводов, а также снизить общие вертикальной высоты может быть преимуществом во многих ситуациях.

Физическая утечки

Одним из ограничений на F корпуса является возможность утечки. Инженеры, как правило, опасаются возможности физической утечки shellside поток от входа пройти к выходу пройти через продольную перегородку и, как следствие ухудшение производительности из-за потерь в производительности и shellside потери средняя разность температур (MTD).

Однако, с 8 до 10 пар из тонкой нержавеющей стали полосы прижавшись продольная перегородка в первом (вход) проход (рис. 3), трудно оценить эту проблему. Конечно, полосы, весьма вероятно, повреждаются при таких трубного пучка отделяется от оболочки и поэтому ее следует заменить каждый раз комплект вывезены. В экономически эффективного применения оболочки F, эта цена будет незначительным по сравнению с экономией F оболочка создает.

Для того, чтобы свести к минимуму возможность физической утечки через продольную перегородку из F оболочки, некоторые лицензиаров указать максимальное падение давления 0,35 кг / см ^ 2 ^ SUP по shellside. Это потому, что чем выше падение shellside давление, тем больше будет тенденция shellside потоком течь через продольную перегородку. Таким образом, предельный допустимый перепад давления shellside хорошей практикой, хотя и 0,35 кг / см ^ 2 ^ SUP может быть несколько консервативными и 0,5 кг / см ^ 2 ^ SUP могут быть более реалистичными.

Отсюда следует, что услуги с низким допустимое падение давления shellside, которые соответствуют ни одному из описанных выше условиях (температура крест и низкий расход shellside), использование F оболочка будет более выгодным. Реактор корма / нижний теплообменников с уплотнением и / или испарения являются хорошим примером.

Термальный утечки

Еще одна потенциальная проблема с F оболочек тепловых утечек через продольную перегородку из горячей оболочки переходит к холоднее оболочки пасс. Это отрицательно скажется как на coefficent shellside теплообмена и MTD.

Термальный утечки, как правило, не заметные, если разница между входным и выходным shellside температуры высока. Даже если разница температур высока, тепловых утечек можно избежать путем предоставления немного больше площадь теплообмена. Еще одним вариантом является применение изолированных продольная перегородка, если тепловых утечек как ожидается, будет значительным.

Имеющиеся в продаже программного обеспечения, которое обычно применяется для тепло-обменника тепловой дизайн можно оценить как физические, так и тепловых утечек через продольные перегородки.

Пример 1: Температура крест

Рассмотрим службы теплообменника, указанных в таблице 1, a. Это был процесс interchanger конденсата, то есть теплообменник котором теплообмен между корма и жидких потоков стриптизершей. Потоки практически воды и, как таковая, физические свойства воды были рассмотрены на тепловых дизайна.

Обратите внимание на чрезвычайно высокую температуру крест между двумя направлениями. Это требует чистого теплообменника противотока. Теплообменник должен быть разработан с ТЕМА Beu строительства и труб из нержавеющей стали с 25-мм ОД и 2,5-мм толщины. В связи со строительством U-трубки, длина трубки не был указан и любой подходящей длиной до 6000 мм может быть выбран.

Поскольку температура крест был очень высоким, пять снарядов в серии требуется. Дизайн, который появился описано в Таблица 1b. Хотя перегородка интервал составляет 40% от оболочки ID (Которые, как правило, оптимальное значение), поток счете, не очень хорошее, основная часть переток от 43,6% и "Шелл" перегородка доля 15,4%. Температурного профиля искажений поправочные коэффициенты в пять снарядов, от горячих оболочки холодный, являются 0,937, 0,905, 0,905, 0,907 и 0,918. Из-за этого и потому, что картина течения между двумя потоками не является чистым противотоком, общая MTD только 16,3 ° C. MTDs для отдельных снарядов, от горячего конца к холодному концу, являются 13 ° C, 14 ° C, 15,7 ° C, 18 ° С и 21,9 ° C.

Теплообмена коэффициенты достаточно высокая - 3903 ккал / гм ^ SUP 2 ^ - ° С на shellside и 1868 ккал / гм ^ SUP 2 ^ - ° С на tubeside - что ведет к общей коэффициент теплоотдачи от 702 ккал / гм ^ SUP 2 ^ - ° C. Shellside коэффициент теплоотдачи значительно выше, чем коэффициент теплообмена tubeside, так как допустимый перепад давления гораздо лучше использовать на shellside. Есть два проходит по tubeside, и это не может быть увеличена до 4, поскольку падение tubeside давление будет превышать допустимый максимум 0,4 кг / см ^ 2 ^ SUP. Конечным результатом является теплообменник с 5 снарядов, каждый из которых имеет поверхность теплообмена, в 23,8 м ^ 2 ^ SUP. Общая площадь теплообмена составляет 119 м ^ 2 ^ SUP.

Рассмотрим теперь дизайн корпуса с F 2 проходит труба. Это позволит обеспечить истинное поток противотоком, так что один снаряд может быть достаточно. Однако, после анализа было установлено, что, хотя ни одного снаряда хватит, чрезмерно длинную трубку длиной не потребуются; большее количество коротких труб привело к недопустимо низким tubeside скорости и намного больше поверхность теплообмена. Таким образом, дизайн, появились два ТЕМА BFU оболочек в серии, каждая из которых трубы 5,5 м (длина прямой). Это эквивалентно тому, что один снаряд с 11,0 м длиной трубы. Некоторые из наиболее важных строительных и эксплутационных характеристик такой конфигурации указаны во втором столбце таблицы 1, b.

Коэффициент теплоотдачи на tubeside очень низком уровне 937 ккал / гм ^ SUP 2 ^ - ° С, так tubeside скорость только 0,11 м / с Допустимый перепад давления tubeside вряд ли использованы, но важно было только две трубки проходит, чтобы иметь чистый поток противотока. В противном случае, количество снарядов и, таким образом капитальные затраты будут значительно выше. Потому что поток чистого процесса конденсат, Есть не обрастания последствия.

На shellside, коэффициент теплопередачи гораздо лучше, 4166 ккал / гм ^ SUP 2 ^ - ° С, допускается перепад давления гораздо лучше использовать. Таким образом, общая coeffcient тепло-передачи 516,5 ккал / гм ^ SUP 2 ^ - ° C. Это 26,4% меньше, чем общий коэффициент теплопередачи в конструкции Beu.

Поток анализ показывает, что как основная часть поперечного и перегородки / оболочка потока доля выше, чем в дизайн Beu. Температурного профиля искажений поправочного коэффициента 0,963, что значительно лучше, чем на проектирование Beu. Более того, нет Л.М.Т.Д. поправочный коэффициент (F ^ ^ т к югу), а поток истинного потока противотока. Конечным результатом является то, что общее MTD за два оболочек 26,1 ° C, что на 60% выше, чем дизайн Beu. Таким образом, общая площадь теплоотдачи является 103,4 м ^ 2 ^ SUP, по сравнению с 119 м ^ 2 ^ SUP конструкции Beu. Поскольку поверхность теплообмена, несколько ниже, и Есть только две раковины, по сравнению с 5 снарядов в разработке Beu, дизайн BFU будет гораздо дешевле.

Дополнительным преимуществом является то, что, хотя две раковины дизайн BFU легко укладывать, она не может быть возможным в стек 5 оболочек дизайн Beu, поскольку это может оказаться слишком сложной, чтобы удалить верхний пучков труб для технического обслуживания. Таким образом, пять оболочек дизайн Beu может потребоваться две стопки, одна с тремя снарядами, а другое 2, которая требует большего участка.

Пример 2: Низкий расход shellside

Рассмотрим службы теплообменника, указанных в таблице 2а. Этот теплообменник переводы между двумя довольно грязные потоков жидкости (загрязнение сопротивление = 0,001 гм ^ SUP 2 ^ - ° С / ккал) умеренной вязкостью. Tubeside расход довольно большой, и shellside расхода является очень низким.

Первый дизайн был сделан с одной оболочке, как указано в таблице 2b. Что выделяется около этой конструкции является то, что shellside скорости является крайне ограниченным и допустимое падение давления shellside было очень плохо использованы: в то время как 0,5 кг / см ^ 2 ^ SUP разрешается только 0,023 кг / см ^ 2 ^ SUP потребляется. В результате низкой скорости, shellside коэффициент теплопередачи всего 159 ккал / гм ^ SUP 2 ^ - ° C.

На tubeside тоже допустимое падение давления не была должным образом использовать, будучи только 0,144 кг / см ^ 2 ^ SUP против допустимых 0,5 кг / см ^ 2 ^ SUP. Это потому, что если число трубки проходит увеличивается с 3:58, с тем чтобы увеличить коэффициент теплопередачи, tubeside давление превысит допустимое значение. Таким образом, tubeside скорость ограничена лишь 0,86 м / с, и, как следствие, tubeside коэффициент теплопередачи всего 317,3 ккал / гм ^ SUP 2 ^ - ° C.

Низкий tubeside и shellside теплообмена коэффициентов производить общий коэффициент теплопередачи всего лишь 85 ккал / гм ^ SUP 2 ^ - ° C, а поверхность теплообмена, является чрезмерно высоким и составляет 533 м ^ 2 ^ SUP.

Мало того, что поверхность теплообмена, высокой, скорости shellside недопустимо низок. Как shellside поток грязной, что это приведет к серьезным проблемам загрязнения.

Для того, чтобы улучшить дизайн, имеющей более высокую скорость shellside, использование двух снарядов в серии был рассмотрен. Однако, это раем, так как падение tubeside давление, которое уже 0,144 кг / см ^ 2 ^ SUP в одной оболочке дизайн, становится чрезмерным.

Следующего альтернативного рассматривался перестановки 2 жидкости сторон, то есть маршрут через ручей 1 tubeside и поток через 2 shellside. Эта конструкция также изображены в таблице 2b. Диаметр корпуса находился на прежнем уровне, 1200 мм. Для того, чтобы hamdle гораздо меньше расход на tubeside, число трубки проходит было увеличено до 16. Таким образом, число труб сократилось с 1446 до 1210. Расстояние между перегородка и сократить были увеличены до ручки высшего shellside расхода. Хотя перепад давления по обе tubeside shellside и находятся в пределах установленных лимитов, теплообменник-прежнему является весьма undersurfaced. Ясно, что это не будет возможным, чтобы догнать этот underdesign путем увеличения размеров обменника. Сопротивление tubeside фильм очень контроля, а количество труб проходит уже 16. Этот проект был поэтому отказались.

И наконец, F оболочки считалось, что также показано в таблице 2b. Потока в конструкции корпуса F гораздо лучше, чем оригинальный дизайн корпуса E. Допустимое давление падает гораздо лучше использовать с гораздо большей shellside и tubeside скоростей, что ведет к гораздо более shellside коэффициент теплопередачи (449,9 ккал / гм ^ SUP 2 ^ - ° C против 159,3 ккал / гм ^ SUP 2 ^ - ° C) и гораздо более tubeside коэффициент теплопередачи (918,2 ккал / гм ^ SUP 2 ^ - ° C против 317,4 ккал / гм ^ SUP 2 ^ - ° C). Таким образом, общий коэффициент теплоотдачи намного больше, 177,3 ккал / гм ^ SUP 2 ^ - ° C против 85 ккал / гм ^ SUP 2 ^ - ° C, а поверхность теплообмена, была снижена с 533 м ^ SUP 2 ^ до 233 м ^ 2 ^ SUP - гораздо дешевле, дизайн.

Окончательные рекомендации

Во многих услуг, связанных с температурой крест и во многих ситуациях, в которых допускается снижение shellside давление не может быть должным образом использованы с одной оболочки E, F оболочек предложить экономически более эффективная конструкция с низким первым стоимости и / или снижение эксплуатационных расходов в связи с высших shellside скорости и более низкие обрастания. Будь дизайн корпуса F будет выше в таких ситуациях не может быть непредсказуем, но должны быть созданы на этапе проектирования. Было бы, следовательно, лучше, если бы обрабатывать данные листы для теплообменников в подобных услугах определить выбор в стиле оболочки (E и F) и оставить его в конструктор теплообменника, чтобы сделать окончательный выбор. Процесс лицензиаров, инженерные подрядчики и владельцы завода могут все работы к этому повороту событий.

Раджив МУКЕРДЖИ

КОНСУЛЬТАНТ

Раджив МУКЕРДЖИ является консультантом в необожженного теплообмена базируется в Нью-Дели, Индия (Телефон: 91-11-25523018; Мобильный телефон: 98i88-50476E почта: <a href="mailto:rajiv.mukherjee@vsnl.com"> Раджива. mukherjee@vsnl.com </ A>). Он имеет более чем 32 летний опыт работы в тепловой расчет, реконструкции и устранения неполадок с воздушным охлаждением и теплообменников кожухотрубный тепло и проектирование сетей теплообменника. Он написал несколько статей и представлено много работ, в технических симпозиумов. Он также работал в качестве преподавателя на многочисленные курсы по тепло-обменника дизайн и эксплуатации, энергосбережения, а также сети теплообменник, и в настоящее время преподает интенсивный двухдневный курс повышения квалификации в проектировании и эксплуатации теплообменников, которые могут быть предложены на заводе или расположение офиса. Он является почетным выпускником в области химического машиностроения Jadavpur университет, Калькутта, Индия.