Shell And Tube Heat Exchanger Untuk Pemanasan Dan Pendinginan
Penukar panas shell-and-tube yang disesuaikan oleh Vrcooler sesuai kebutuhan pelanggan telah dicat dan siap untuk dikemas dan dikirim ke Prancis.
Shell and tube heat exchanger juga disebut shell and tube heat exchanger. Ini adalah penukar panas dinding partisi yang menggunakan dinding bundel tabung yang tertutup dalam cangkang sebagai permukaan perpindahan panas. Penukar panas semacam ini memiliki struktur yang relatif sederhana dan pengoperasian yang andal. Itu dapat dibuat dari berbagai bahan struktural (terutama bahan logam), dan dapat digunakan di bawah suhu tinggi dan tekanan tinggi. Ini adalah jenis yang paling banyak digunakan saat ini.
Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan dalam desain penukar panas shell and tube
Ada banyak jenis peralatan pertukaran panas. Untuk setiap kondisi perpindahan panas tertentu, model peralatan yang paling sesuai akan diperoleh melalui pemilihan yang optimal. Jika peralatan jenis ini digunakan dalam kondisi lain, efek perpindahan panas dapat ditingkatkan. perubahan besar. Oleh karena itu, pekerjaan yang sangat penting dan rumit untuk memilih jenis penukar panas untuk kondisi kerja tertentu. Untuk desain penukar panas shell and tube, faktor-faktor berikut patut dipertimbangkan:
1. Pemilihan laju aliran
Laju aliran merupakan variabel penting dalam desain penukar panas. Meningkatkan laju aliran akan meningkatkan koefisien perpindahan panas, dan pada saat yang sama, penurunan tekanan dan konsumsi daya juga akan meningkat. Jika cairan pemompa digunakan, harus dipertimbangkan bahwa penurunan tekanan harus dikonsumsi sebanyak mungkin pada penukar panas daripada pada katup pengatur, ini dapat meningkatkan efek perpindahan panas dengan meningkatkan laju aliran.
Menggunakan laju aliran yang lebih tinggi memiliki dua keuntungan: satu untuk meningkatkan koefisien perpindahan panas keseluruhan, sehingga mengurangi luas perpindahan panas; yang lainnya adalah untuk mengurangi kemungkinan terjadinya fouling pada permukaan tabung. Tetapi hal itu juga meningkatkan konsumsi resistansi dan daya, sehingga perlu dilakukan perbandingan ekonomi untuk akhirnya menentukan laju aliran yang sesuai.
2. Pemilihan penurunan tekanan yang diperbolehkan
Memilih penurunan tekanan yang lebih besar dapat meningkatkan laju aliran, sehingga meningkatkan efek perpindahan panas dan mengurangi luas perpindahan panas. Tetapi penurunan tekanan yang lebih besar juga meningkatkan biaya pengoperasian pompa. Nilai penurunan tekanan yang sesuai perlu dihitung berdasarkan total biaya tahunan dari penukar panas, penyesuaian ulang terhadap ukuran peralatan, dan perhitungan optimalisasi.
Di sebagian besar perangkat, dapat ditemukan bahwa resistansi termal di satu sisi jauh lebih tinggi daripada sisi lainnya, dan resistansi termal di sisi ini menjadi resistansi termal pengendali. Ketika ketahanan termal sisi cangkang adalah sisi kontrol, metode peningkatan jumlah pelat baffle atau pengurangan diameter cangkang dapat digunakan untuk meningkatkan laju aliran fluida di sisi cangkang dan mengurangi hambatan perpindahan panas, tetapi ada batas untuk mengurangi jarak pelat baffle. Tidak boleh kurang dari 1/5 atau 50mm dari diameter cangkang. Ketika resistansi termal dari sisi tabung adalah sisi kontrol, laju aliran fluida meningkat dengan meningkatkan kematangan tabung.
Saat berhadapan dengan bahan kental, jika fluida berada dalam aliran laminar, bahan tersebut akan menuju ke sisi cangkang. Karena aliran fluida pada sisi cangkang cenderung turbulen, hal ini menghasilkan laju perpindahan panas yang lebih tinggi dan pengendalian penurunan tekanan yang lebih baik.
3. Penentuan fluida sisi cangkang
Hal ini terutama didasarkan pada tekanan operasi dan suhu fluida, penurunan tekanan yang tersedia, karakteristik struktur dan korosi, dan pemilihan peralatan dan bahan yang diperlukan untuk mempertimbangkan ke arah mana fluida tersebut cocok. Faktor-faktor berikut tersedia untuk dipertimbangkan saat memilih:
Cairan yang cocok untuk saluran tabung termasuk air dan uap air atau cairan korosif yang kuat; cairan beracun; cairan yang mudah dibentuk; cairan yang beroperasi pada suhu tinggi atau tekanan tinggi, dll.
Fluida yang cocok untuk sisi cangkang meliputi kondensasi dari distilat bagian atas; kondensasi dan pendidihan ulang hidrokarbon; cairan dikendalikan oleh penurunan tekanan alat kelengkapan pipa; cairan dengan viskositas tinggi, dll.
Ketika situasi di atas dihilangkan, pilihan jalur mana yang diambil media harus fokus pada peningkatan koefisien perpindahan panas dan memanfaatkan penurunan tekanan secara maksimal. Karena aliran media di sisi cangkang mudah mencapai aliran turbulen (Re Lebih besar dari atau sama dengan 100), umumnya bermanfaat untuk memindahkan fluida dengan viskositas tinggi atau laju aliran rendah, yaitu fluida dengan Reynolds rendah. nomor, ke sisi shell. Sebaliknya, jika fluida dapat mencapai aliran turbulen di dalam tabung, lebih masuk akal untuk mengaturnya melalui tabung. Dari sudut pandang penurunan tekanan, umumnya shell berjalan dengan bilangan Reynolds rendah adalah wajar.
4. Penentuan suhu perpindahan panas akhir
Suhu pertukaran panas akhir umumnya ditentukan oleh kebutuhan proses. Ketika suhu pertukaran panas akhir dapat dipilih, nilainya memiliki pengaruh besar pada apakah penukar panas itu ekonomis dan masuk akal. Ketika suhu keluar fluida panas sama dengan suhu keluar fluida dingin, efisiensi pemanfaatan panas adalah yang tertinggi, tetapi perbedaan suhu perpindahan panas efektif adalah yang terkecil dan area pertukaran panas adalah yang terbesar.
Selain itu, ketika menentukan suhu keluaran aliran, fenomena lintas suhu tidak diinginkan, yaitu suhu keluaran fluida panas lebih rendah daripada suhu keluaran fluida dingin.
5. Pemilihan struktur peralatan
Untuk kondisi proses tertentu, bentuk peralatan harus ditentukan terlebih dahulu, seperti memilih bentuk lembaran tabung tetap atau bentuk kepala mengambang, dll.
Dalam proses desain penukar panas, tujuan umum peningkatan perpindahan panas diringkas sebagai berikut: mengurangi ukuran penukar panas di bawah perpindahan panas yang diberikan; meningkatkan kinerja penukar panas yang ada; mengurangi perbedaan suhu fluida kerja yang mengalir; atau mengurangi daya pompa.
Proses perpindahan panas mengacu pada proses pertukaran panas antara dua cairan melalui dinding perangkat keras. Menurut metode perpindahan panas fluida, pada dasarnya dapat dibagi menjadi dua jenis: tidak ada perubahan fasa dan perubahan fasa. Penelitian tentang teknologi perpindahan panas yang ditingkatkan tanpa proses perubahan fasa umumnya mengambil langkah-langkah yang sesuai berdasarkan pengendalian sisi ketahanan termal: seperti memperluas permukaan bagian dalam atau luar tabung; memasukkan benda asing ke dalam tabung; mengubah bentuk dukungan bundel tabung; menambahkan aditif titik didih rendah yang tidak bercampur dan metode lain untuk meningkatkan efek perpindahan panas.
