High-Performance Heat Exchanger Tube Solution to Efficiency Challenges in the Energy Sector - CHINA MACHINERY ENGINEERING WUXI CO.,LTD.

제품 사양:

재질: 스테인리스 스틸, 구리 합금, 알루미늄 합금

표면 코팅 유형: 부식 방지 코팅

허용 오차 범위: ±0.01mm

가공 방법: 밀링, 용접, 열처리

품질 검사: X-레이 검사, 초음파 검사, 압력 테스트

1. 관형 열교환기의 구조 원리
관형 열교환기는 쉘, 열전달 튜브 번들, 튜브 시트, 배플(배플) 및 튜브 박스로 구성됩니다. 쉘은 대부분 원통형이며 내부에 튜브 번들이 있고 튜브 번들의 양쪽 끝이 튜브 시트에 고정되어 있습니다. 열 교환을위한 고온 및 저온 유체 중 하나는 튜브 내부로 흐르고 다른 하나는 튜브 외부로 흐르며 쉘 측 유체라고합니다. 튜브 외부 유체의 열전달 계수를 개선하기 위해 일반적으로 쉘에 여러 개의 배플을 설치합니다. 배플은 쉘 측 유체의 속도를 증가시켜 유체가 지정된 경로를 따라 튜브 다발을 여러 번 통과하도록 강제하고 유체의 난류를 향상시킬 수 있습니다. 열교환 튜브는 튜브 시트에 정삼각형 또는 정사각형으로 배열할 수 있습니다. 정삼각형은 콤팩트하게 배열되고 튜브 외부 유체의 난류가 높으며 열전달 계수가 큽니다. 정사각형 배열은 튜브 외부 청소에 편리하며 스케일링이 발생하기 쉬운 유체에 적합합니다.
2. 관형 열교환기의 장점
관형 열교환 기는 제조가 쉽고 생산 비용이 저렴하고 재료 선택의 폭이 넓고 청소가 쉽고 적응력이 강하고 처리 용량이 크고 안정적인 작동이 가능하며 고온 및 고압에 적응할 수 있습니다. 콤팩트한 구조, 가벼운 열 전달 및 단위 금속 소비 측면에서 판형 및 판핀 열교환기와 비교할 수는 없지만 앞서 언급 한 장점으로 인해 화학, 석유 및 에너지 산업의 응용 분야에서 여전히 선도적 인 위치를 차지하고 있습니다.
3. 관형 열교환기 헤드 선택 원칙: 1. 쉘 측 청소 필요 여부, 2. 튜브 번들 이동 필요 여부, 3. 열팽창 고려 여부, 프론트 엔드 타입: a, b, c, d, n 후면 헤드 타입: l, m, n, p, s, t, w 후면 헤드는 고정형, 플로팅 헤드 타입, U-튜브로 나뉩니다. 플로팅 헤드 타입은 고정형에 비해 비용이 높고 쉘 직경이 크며 열교환 효과(누설 C로 인해)가 낮습니다. 장점은 한쪽 끝이 열팽창 문제를 자유롭게 처리할 수 있다는 것입니다.

저자 저자: 바오란 아카데미
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출처: Zhihu
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1. 열교환 장비는 어떻게 분류되나요?
답변: "석유화학공사 장비 분류 카탈로그"에 따르면 다음과 같이 나눌 수 있습니다:
(1) 쉘 및 튜브 열교환기
(2) 튜브 열교환기
(3) 수침식 열교환기
(4) 스프레이 열교환기
(5) 로터리(코일) 열교환기
(6) 판형 열교환기
(7) 판핀 열교환기
(8) 튜브 핀 열교환기
(9) 폐열 보일러
(10) 기타
2. 열교환기는 어떻게 열을 전달하나요?
답변: 가장 일반적인 벽형 열교환기에서 주요 열 전달 방법은 전도 및 대류입니다. 뜨거운 유체는 먼저 대류에 의해 튜브 벽의 한쪽으로 열을 전달한 다음 전도에 의해 튜브 벽의 한 쪽에서 다른쪽으로 열을 전달하고 마지막으로 튜브 벽의 다른 쪽에서 대류에 의해 차가운 유체로 열을 전달하여 열교환 기의 열 전달 과정을 완료합니다.
3. 매체 유속이 열 교환 효과에 미치는 영향은 무엇인가요?
답변: 열교환 기에서 매체의 유량이 클수록 열전달 계수가 커집니다. 따라서 열교환 기에서 매체의 유량을 늘리면 열교환 효과를 크게 향상시킬 수 있지만 유량 증가의 부정적인 영향은 열교환기를 통한 압력 강하를 증가시키고 펌프의 에너지 소비를 증가 시키므로 일정한 적절한 범위가 있어야합니다.
4. 열교환 튜브의 표면 구조가 열교환 효과에 미치는 영향은 무엇인가요?
답변: 핀 튜브, 네일 헤드 튜브, 나사산 튜브 등과 같이 특수 설계된 열교환 튜브 표면 구조를 사용하면 한편으로는 열 전달 면적이 증가하고 다른 한편으로는 특수 표면의 난기류가 튜브 외부 유체의 난기류를 크게 증가시킵니다. 두 가지 측면 모두 열교환 기의 전반적인 열교환 효과를 향상시킬 수 있으므로 이러한 표면 구조는 베어 튜브 표면의 성능보다 우수합니다.
5. 열교환 튜브 표면의 석회질을 제거하는 데 일반적으로 사용되는 방법은 무엇인가요?
답변: 열교환 튜브 표면의 석회질을 제거하는 일반적인 방법은 다음과 같습니다:
기계적 석회질 제거: 강철 끌을 사용한 수동 석회질 제거, 가압수를 사용한 석회질 제거
화학적 석회질 제거
6. 열교환 튜브 표면의 스케일을 방지하는 방법에는 어떤 것이 있나요?
답: (1) 니켈-인 도금
(2) 화학 코팅, 847 코팅
7. 열 교환 장비에서 열 전달을 향상시키는 일반적인 방법은 무엇인가요?
답변: 열교환 장비에서 열 전달을 향상시키는 주요 방법
첫 번째는 다음과 같이 열 전달 표면을 증가시키는 구조를 사용하는 것입니다.
1) 핀 튜브, 네일 헤드 튜브, 나사산 튜브, 벨로우즈 등을 사용합니다.
2) 튜브 표면의 기계적 처리 : 나선형 링 튜브, 나선형 홈 튜브, 나사산 튜브 등
3) 직경이 작은 튜브를 사용하면 동일한 튜브 시트 면적에 튜브 수를 늘리고 열 전달 면적을 늘릴 수 있습니다.
두 번째는 열교환기에서 유체의 유속을 증가시켜 열전달 계수를 크게 향상시킬 수 있습니다:
1) 튜브에 나선형 스트립 삽입, 튜브 외부에 배플 및 더미 튜브 설치 등 스포일러를 추가합니다.
2) 튜브 패스 또는 쉘 패스 횟수 늘리기
또한 열전도율이 좋은 재료를 사용하여 열교환기를 제조하고, 열교환기에 대한 부식 방지 및 스케일 방지 조치를 취하고, 스케일을 적시에 청소하는 것은 모두 열 전달 효과를 향상시키는 수단입니다.
8. 쉘 앤 튜브 열교환기를 오버홀할 때 막힌 튜브의 개수에 대한 요구 사항은 무엇인가요?
답변: 튜브 번들에서 개별 튜브의 부식 및 천공은 테이퍼가 3~5°인 가공된 금속 플런저로 차단할 수 있습니다. 일반적으로 동일한 튜브 패스에서 차단된 튜브의 수는 총 튜브 수의 10%를 초과하지 않지만 공정 요구 사항에 따라 적절하게 늘릴 수 있습니다.
9. 튜브 시트의 양쪽 개스킷은 왜 같은 재질로 만들어야 하나요?
답변: 튜브 시트 양쪽의 플랜지 고정 볼트는 동일한 볼트이므로 튜브 시트 양쪽의 개스킷에 가해지는 특정 압력은 동일합니다.
양쪽 개스킷에 다른 재질을 선택하면 개스킷 한쪽의 비압이 부족하여 밀봉 실패가 발생하거나 다른 쪽의 비압이 너무 커서 밀봉 실패가 발생할 수밖에 없습니다. 따라서 튜브 시트의 양쪽 개스킷은 동일한 재질로 만들어야 합니다.
10. 냉각수 열교환기에서 스케일이 발생하는 이유는 무엇인가요?
답변: 스케일은 물에 용해된 염분이 결정화되어 형성되며 열교환기 튜브의 벽에 부착됩니다. 밀도가 높고 단단하며 단단히 부착되어 제거하기 어려운 것이 특징입니다.
물속에 많은 수의 부유 입자가 결정 씨앗이 될 수 있습니다. 기타 불순물 이온, 박테리아, 거친 금속 표면 등은 결정화 공정에 강력한 촉매 효과를 가져 결정화에 필요한 과포화도를 크게 감소시킵니다. 따라서 냉각수 열교환기에서 스케일이 쉽게 생성됩니다.
11. 플로팅 헤드 열교환기의 주요 구성 요소는 무엇인가요?
답변: 주요 구성 요소는 튜브 번들, 배플, 충돌 방지 플레이트, 타이로드, 고정 거리 튜브, 쉘, 튜브 박스, 튜브 시트, 입구 플랜지, 출구 플랜지, 플로팅 튜브 시트, 플로팅 헤드 플랜지, 플로팅 헤드 커버, 플로팅 헤드 후크 링, 플로팅 헤드 개스킷, 외부 헤드 커버 플랜지, 외부 헤드 커버 측면 플랜지, 외부 헤드 커버, 외부 헤드 커버 개스킷, 벤트, 드레인, 튜브 박스 플랜지, 튜브 박스 측면 플랜지, 튜브 박스 개스킷, 고정 안장, 이동식 안장입니다.
12. 고정 튜브 시트 열교환기의 주요 구성 요소는 무엇인가요?
답변: 주요 구성 요소는 튜브 번들, 배플, 타이로드, 거리 튜브, 쉘, 튜브 박스(상단 커버), 튜브 시트, 입구 플랜지, 출구 플랜지, 튜브 박스 플랜지, 튜브 박스 개스킷, 고정 새들, 이동식 새들, 이어 지지대, 확장 조인트입니다.
13. U-튜브 열교환기의 주요 구성 요소는 무엇인가요?
답변: 주요 구성 요소는 다음과 같습니다: U-튜브 번들, 배플, 충격 방지 플레이트(내부 가이드 튜브), 타이로드, 거리 튜브, 쉘, 튜브 박스, 튜브 시트, 입구 플랜지, 출구 플랜지, 튜브 박스 플랜지, 튜브 박스 측면 플랜지, 튜브 박스 개스킷, 튜브 박스 측면 개스킷, 고정 안장, 이동식 안장.
14. 쉘 앤 튜브 열교환기의 주요 구성 요소는 무엇인가요?
답변: 쉘 앤 튜브 열교환 기의 주요 구성 요소는 내부 튜브, 외부 튜브, 리턴 엘보우입니다.
15. 수침식 열교환기의 주요 구성 요소는 무엇인가요?
답변: 수침식 열교환기의 주요 구성 요소는 입구 파이프, 출구 파이프, 매니폴드, 코일, 냉각수 탱크입니다.
16. 스프레이 열교환기의 주요 구성 요소는 무엇인가요?
답변: 스프레이 열교환기의 주요 구성 요소는 튜브 번들, 팬, 물 노즐, 배수관, 워터 펌프입니다.
17. 고정 튜브 시트 열교환기, U-튜브 열교환기, 플로팅 헤드 열교환기의 특징은 무엇인가요?
답변: 고정 튜브 시트 열교환 기의 특징은 콤팩트 한 구조, 간단하고 저렴한 비용, 동일한 쉘 직경에서 가장 많은 수의 튜브, 편리한 단일 튜브 교체 및 유지 보수, 튜브 내부 청소는 편리하지만 튜브 외부 청소는 어렵고 튜브와 쉘 사이의 큰 온도 차이 스트레스입니다.
U- 튜브 열교환 기의 특성은 구조가 간단하고 온도차 응력 문제가 없으며 유체 유량이 높고 금속 소비가 적으며 고온 및 고압 유체에 적합하며 튜브 번들을 당겨서 쉘과 튜브를 쉽게 청소할 수 있지만 튜브 내부의 팔꿈치는 청소가 쉽지 않고 튜브 시트의 튜브 수가 적고 튜브 간격이 크며 튜브 번들 중앙에 간격이 있으며 튜브 외부의 유체는 단락되기 쉽습니다.
플로팅 헤드 열교환 기의 특징은 튜브 번들이 자유롭게 움직일 수 있고 온도 차이 스트레스 문제가 없으며 튜브 번들을 자유롭게 꺼낼 수 있으며 튜브 외부와 튜브 번들을 청소하기 쉽지만 플로팅 헤드 구조가 복잡하고 비용이 높으며 플로팅 헤드의 밀봉 요구 사항이 엄격하며 플로팅 헤드가 작동 중에 누출되기 쉽고 확인 및 찾기가 쉽지 않다는 점입니다.
18. 고정 튜브 시트 열교환기는 어디에 적합합니까?
답변: 고정 튜브 시트 열교환기는 깨끗하고 스케일링이 쉽지 않으며 중간 온도 차이가 상대적으로 작은 쉘 측 매체에 적합합니다.
19. U-튜브 열교환기는 어디에 적합합니까?
답변: U- 튜브 열교환 기는 튜브와 쉘 벽 사이의 온도 차이가 크고 튜브의 깨끗한 매체가있는 고온 및 고압 경우에 적합합니다.
20. 플로팅 헤드 열교환기는 어디에 적합합니까?
답변: 플로팅 헤드 열교환기는 튜브와 쉘 사이의 온도차가 크고 매체가 불결하며 청소가 잦은 경우에 적합합니다.
21. 쉘 및 튜브 열교환기의 배열에는 삼각형 배열과 정사각형 회전 45° 각도 배열이 포함됩니다. 왜 그럴까요?
답변: 삼각형 배열과 정사각형 회전 45 ° 각도 배열에는 각각 고유 한 장단점이 있습니다. 삼각형 배열의 장점은 콤팩트하고 열전달 효율이 높으며 동일한 튜브 시트 면적에 튜브 수가 정사각형 배열보다 약 15% 더 많지만 튜브 외부 표면 청소가 쉽지 않은 반면 45 ° 각도의 정사각형 배열은 튜브 외부 표면 청소에 더 편리하지만 튜브 수가 삼각형 배열보다 훨씬 적습니다.
22. 쉘 앤 튜브 열교환기에서 튜브에 일반적으로 사용되는 재료는 무엇인가요?
답변: 일반적으로 사용되는 튜브 재질은 다음과 같습니다: 10#, 20#, 12CrMo, 15CrMo, 0Cr13, 1Cr13, 1Cr5Mo, 0Cr18Ni9Ti, 1Cr18Ni9Ti, 티타늄 튜브, 410, 321 등입니다.
23. 쉘 앤 튜브 열교환기에서 튜브 직경이 각각 φ32, φ25, φ19 및 φ16으로 선택되는 이유는 무엇입니까?
답변: 튜브 직경의 크기는 열교환기의 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 튜브 직경이 작을수록 열전달 계수가 커지고 동일한 부피에서 유효 열전달 면적이 커집니다. 이는 구조를 콤팩트하게 만들고 재료를 절약할 수 있습니다. 그러나 파이프 직경이 너무 작으면 부작용도 발생할 수 있습니다. 유속이 동일한 유체의 경우 파이프 직경이 작을수록 흐름 중 저항이 커지고 그에 따라 압력 손실이 증가합니다. 또한 파이프가 너무 얇으면 먼지로 인해 쉽게 막혀 청소가 어려워집니다. 따라서 열교환기의 파이프 직경은 일반적으로 16mm~32mm입니다.
24. 열교환기 지지대에 둥글고 긴 원형 볼트 구멍이 있는 이유는 무엇인가요?
답변: 고정 지지대의 볼트 구멍은 둥글기 때문에 쉘을 기초에 단단히 고정할 수 있습니다. 이동식 지지대의 볼트 구멍은 길고 둥글기 때문에 온도 변화에 따라 쉘이 자유롭게 확장 및 축소되어 장비를 보호하기 위해 큰 스트레스를 피할 수 있습니다.
25. 일반적으로 사용되는 열교환기 개스킷은 무엇인가요?
답변: 일반적으로 사용되는 열교환기 개스킷에는 내유성 석면 패드, 철제 패드, 골판지 패드 및 금속 패드가 있습니다.
26. 플로팅 헤드 열교환기용 소형 플로팅 헤드 볼트를 선택할 때 주의해야 할 사항은 무엇인가요?
(1) 길이
(2) 습식 H2S 응력 부식
(3) 온도
27. 쉘 앤 튜브 열교환기에서 배플 플레이트(배플 로드)의 기능은 무엇인가요?
A : 열교환 기의 배플 플레이트 (배플로드)는 쉘 측 유체의 흐름 방향을 변경하고 쉘 측 유체의 유속을 증가시키고 매체의 난류를 증가시키고 열 전달 효율을 개선하며 튜브 번들을 지원할 수 있습니다.
28. 쉘 앤 튜브 열교환기에 단일 패스, 2패스, 4패스, 6패스 및 8패스 튜브가 있는 이유는 무엇인가요?
A: 열교환기의 총 튜브 수가 동일한 경우 튜브 통과 수를 늘리면 각 튜브 통과에서 유량이 증가하여 열 전달 계수가 증가하고 필요한 열 전달 면적이 감소할 수 있습니다. 그러나 압력 강하가 증가하고 유체가 역류 방식으로 열을 완전히 교환하는 것을 방지하며 열교환기 구조가 더 복잡해집니다. 따라서 일반적으로 사용되는 튜브 패스 수는 2 개 이상 8 개 이하이며 실제 공정 요구 사항에 따라 특정 수를 선택해야합니다.
29. 쉘 앤 튜브 열교환기에서 내부 누출이 발생하는 원인은 무엇인가요?
답변: 열교환기 내부 누출의 원인으로는 다음과 같은 이유가 있을 수 있습니다:
열교환 튜브의 부식 천공 또는 파손
튜브 입구의 부식 및 얇아짐으로 인한 누출 발생
열교환 튜브와 튜브 시트 사이의 확장 조인트가 느슨해집니다.
열교환 튜브와 튜브 시트 사이의 용접 지점에 균열, 기공 또는 부식 천공이 있는 경우
작은 플로팅 헤드 볼트의 풀림 또는 파손
작은 플로팅 헤드 개스킷의 손상
소형 플로팅 헤드 또는 플로팅 튜브 시트 씰의 손상
30. 열교환기를 점검한 후 수압을 테스트해야 하는 이유는 무엇인가요?
답변: 열교환기를 점검한 후 수압을 테스트하는 목적은 열교환기가 설계 압력(즉, 내압)을 안전하게 견딜 수 있는지, 기밀성, 인터페이스 또는 조인트의 품질, 용접 품질 및 밀봉 구조의 기밀성을 확인하는 것입니다. 또한 압력 후 용기와 파이프 라인의 모재 용접부의 잔류 변형을 관찰하여 재료의 문제를 즉시 발견할 수 있습니다.
31. 쉘 앤 튜브 열교환기는 왜 일부가 수직으로 설치되고 일부가 수평(가로)으로 설치되나요?
답변: 일부 쉘 앤 튜브 열교환기는 수직형이고 일부는 수평형입니다. 주요 고려 사항은 다음과 같습니다:
생산 공정 요구 사항: 예를 들어, 일부 재보일러는 특정 중간 액체 레벨 높이가 필요합니다. 수평 열교환기를 사용하면 액체 레벨 높이 요구 사항을 충족할 수 없으므로 수직 열교환기를 선택해야 합니다;
대규모: 공정 장치에 수천 평방 미터의 열교환 면적이 필요한 경우 히트 파이프 길이가 6 미터 인 수평 열교환기를 선택하면 여러 개의 열교환기가 필요할 수 있으며, 이는 넓은 면적을 차지하고 장치의 효과적인 공간 배치에 도움이되지 않습니다. 열교환 튜브 길이가 12미터인 수직형 열교환기를 선택하면 하나의 장치로 문제를 해결할 수 있습니다;
압력 강하를 줄입니다: 일부 생산 공정에서는 매체 운송 공정에서 압력 강하를 최소화해야 합니다. 수직 열교환기를 선택하고 타워와 평행하게 배치하여 타워와의 연결 파이프 라인을 단축하고 압력 강하를 줄입니다.
32. 어떤 곳에서는 쉘 앤 튜브 열교환기와 수침식 열교환기를 선택하는 반면 다른 곳에서는 쉘 앤 튜브 열교환기를 선택하는 이유는 무엇일까요?
A : 현재 정유 및 화학 생산 장비에서 선택한 열교환 장비는 대부분 쉘 앤 튜브 열교환 기이지만 일부 생산 장비에는 여전히 소수의 쉘 앤 튜브 열교환 기와 수침 식 열교환 기가 있습니다. 쉘 앤 튜브 열교환기는 구조가 콤팩트하고 열교환 효율이 높지만 열교환 튜브가 작기 때문에 고체 입자가 포함된 매체에 사용하면 막힘이 발생하기 쉽습니다. 따라서 매체에 고체 입자가 포함된 곳에서는 일반적으로 쉘 앤 튜브 열교환기 또는 수중 열교환기를 선택합니다.