주름관 열교환기더 많은 난류, 더 넓은 표면적, 더 나은 열 전달을 통해-논리적으로 확실한 승리를 거둘 수 있는 기술 중 하나입니다. 그리고 많은 응용 분야에서 약속한 대로 정확하게 수행됩니다. 그러나 우리는 그들이 실패하는 것도 보았습니다. 기술이 나쁘기 때문이 아니라, 잘못된 임무를 지정했거나, 잘못 설치했거나, 설계 범위를 벗어나 작동했기 때문입니다.
우리는 주름진 튜브로 부드러운-튜브 교환기를 개조했습니다. 또한 성능이 저하되거나 조기에 실패한 주름형 튜브 번들도 교체했습니다.
골판지 튜브가 실제로 하는 일
주름진 튜브는 물결 모양 또는 골이 있는 내부 표면을 가지고 있습니다. 그것은 분명한 부분입니다. 기능:
- 표면적 증가 – 튜브 길이당 더 많은 열 전달 면적, 일반적으로 동일한 직경의 매끄러운 튜브보다 15-30% 더 큽니다.
- 난류 유발 - 주름이 층류 경계층을 방해하여 대류 열 전달 계수를 증가시킵니다.
- 벽을 긁습니다. 유체 난류는 고형물을 현탁 상태로 유지하고 오염을 줄이는 데 도움이 됩니다.
장단점은-:
- 더 높은 압력 강하 - 일반적으로 동일한 유량에서 평활관보다 20~50% 더 높습니다.
- 청소가 더 어렵습니다. 주름진 튜브에서는 기계적 청소(브러싱, 로드딩)가 어렵거나 불가능합니다.
- 더 높은 비용 - 특히 이국적인 합금의 경우 제조가 더 복잡함
우리의 규칙: 열 전달이 병목 현상이고 오염이 중간 정도일 때 주름진 튜브를 사용하십시오. 기계적 청소가 필요하거나 압력 강하가 이미 펌프 한계에 근접한 경우에는 사용하지 마십시오.
골판지 튜브가 실제로 가장 잘 작동하는 곳
우리는 골판지 튜브가 명확한 가치를 제공하는 프로젝트 목록을 작성했습니다.
좋은 응용 프로그램:
- 액체-액체 열 회수 – 특히 하나의 유체가 점성이 있거나 열전도율이 낮은 경우
- 오염물 공급이 적은 증발기 - 향상된 열 전달로 필요한 온도 구동력 감소
- 깨끗한 증기용 콘덴서 – 튜브 측의 향상된 필름 응축
- 설치 공간이 제한된 프로세스 – 동일한 작업에 대해 더 작은 쉘 크기
불량한 애플리케이션:
- 심하게 오염된 서비스 - 난기류가 있는 경우에도 일부 침전물이 여전히 형성되어 튜브를 깨끗하게 로드할 수 없습니다.
- 슬러리 서비스 - 주름골과 플러그 튜브에 고형물이 축적될 수 있습니다.
- 고압-압력 가스 서비스 – 압력 강하 패널티는 가스의 열 전달 이득에 비례하지 않습니다.
- 빈번한 기계적 청소가 필요한 모든 서비스 - 부드러운 튜브와 탈착식 번들을 사용하는 것이 더 좋습니다.
한 곳의 골판지 튜브는 항상 가치가 있습니다
우리의 경험에 따르면 주름진 튜브가 거의 항상 확실한 승자가 되는 응용 분야가 하나 있습니다. 바로 점성 액체입니다.
튜브-측 유체가 점성인 경우(50cP 이상) 흐름 방식은 평활 튜브에서 층류인 경우가 많습니다. 열 전달에는 끔찍합니다. 주름진 튜브는 적당한 레이놀즈 수에서도 난류를 유발하여 열 전달 계수를 극적으로 향상시킵니다.
우리는 중유 예열기를 개조했습니다. 부드러운 튜브는 Re ~800(층류)에서 작동되었습니다. U-값은 180W/m²·K였습니다. 우리는 쉘과 튜브 수가 동일한 주름진 튜브를 설치했습니다. 흐름은 난류(Re ~2,200)가 되었고 U-값은 310W/m²·K-로 72% 개선되었습니다. 압력 강하는 60% 증가했지만 펌프의 양정은 충분했습니다.
회수 기간은 8개월이었습니다. 이는 우리가 수행한 가장 성공적인 개조 중 하나입니다.
소재 및 제작: 숨겨진 고려 사항
주름진 튜브는 부드러운 튜브보다 제작하기가 더 어렵습니다. 골판지 가공 작업은-재료를 단단하게 하는데 이는 다음 두 가지 이유로 중요합니다.
- 합금 선택 – 일부 재료는-빠르게 경화되어 부서지기 쉽습니다. 우리는 재료가 이미 연성의 한계에 도달했기 때문에 압연 중에 304L 골판지 튜브가 갈라지는 것을 보았습니다.
- 튜브-와-튜브시트 연결 – 튜브 시트와 밀봉되도록 주름진 끝을 매끄럽게 하거나 스웨이징해야 합니다. 이로 인해 제조 단계와 비용이 추가됩니다.
우리의 재료 규칙: 평활 튜브와 동일한 합금을 지정하되 재료의 가공 경화 특성이 주름에 적합한지 공급업체에 확인하세요.- 부식이 높은- 서비스의 경우 성형 공정을 더 잘 처리하기 때문에 304L보다 316L이나 듀플렉스를 선호하는 경향이 있습니다.
청소: 실제적인 현실
우리는 이것을 간략하게 다루었지만 반복할 가치가 있습니다. 주름진 튜브는 기계적으로 청소하기가 더 어렵습니다. 서비스에 튜브 브러싱이나 로드링이 필요한 경우 주름진 튜브를 사용하지 마십시오.
화학적 세척(CIP)이 효과적이지만 세척액이 모든 표면에 닿도록 해야 합니다. 주름은 정체된 유체가 숨길 수 있는 작은 틈을 만듭니다. 우리는 다음을 권장합니다:
- 평활 튜브보다 더 높은 세척 유속(1.5x ~ 2x)
- 침전물을 제거하기 위해 청소하는 동안 흐름 방향을 번갈아 가며 사용
파형관 열교환기 선택 체크리스트
주름진 튜브를 지정하기 전에:
- 열 전달 필요성 – 현재 U-값이 병목 현상을 일으키나요? 문제가 다른 것이라면 주름형 튜브가 도움이 되지 않습니다.
- 압력 강하 허용 – 최소 20%의 예비 펌프 헤드가 있습니까? 그렇지 않은 경우 주의 깊게 확인하십시오.
- 파울링 유형 - 끈적임 또는 미립자? 주름진 튜브는 상황을 더욱 악화시킬 수 있습니다. 깨끗하고-끈적거리지 않는 오염물이 있습니까? 골판지 튜브가 도움이 됩니다.
- 청소 방법 - 화학적 또는 기계적? 기계식인 경우 주름진 부분은 피하세요.
- 점도 – 50cP 이상? 골판지 튜브가 확실한 승자인 경우가 많습니다.
- 재료 – 작업-경화 및 제작 호환성을 확인합니다.
- 공급업체 경험 – 유사한 애플리케이션에 대한 참고 자료를 요청하세요.
- 성능 보장 – 제3자 소프트웨어 검사를 통해 검증된 U-값 및 압력 강하 보장을 고집합니다.