افزايش ظرفيت شبكه مبدل‌هاي حرارتي با به كارگيري مبدل‌هايي با لوله‌هاي‌پيچشي (بخش دوم)

Debottlenecking of Heat Exchanger Networks by Using Twisted Tube Heat Exchangers (Part 2)

هدف از طراحي اصلاحي مبدل‌هاي حرارتي، در زمان افزايش ظرفيت يك واحد توليدي، رفع موانع گلوگاهي فرايند و تلاش براي كاركردن واحد در حالتي است كه مقدار مصرف انرژي در همان ميزان قبل از افزايش ظرفيت ثابت بماند. بدين ترتيب از نياز به نصب تجهيزات جانبي گران قيمت مانند كوره يا مبدل‌هاي حرارتي جديد جلوگيري مي‌شود. در زمان تصميم به افزايش ظرفيت واحد، با استفاده از روش‌هاي بهبود انتقال حرارت و به كارگيري فناوري‌هاي نوين نظير مبدل‌هاي با لوله‌هاي پيچشي، ضرورت افزودن سطح انتقال حرارت اضافي در محدوده‌اي كه متاثر از روش بهبود انتقال حرارت است، كمتر شده و يا در مواردي برطرف خواهد گرديد. در اين پژوهش، روشي براي هدف‌گذاري اصلاحي توسط وسايل افزاينده انتقال حرارت در هر دو سمت لوله و پوسته ارايه شده است كه به كمك آن به راحتي مي‌توان اثر بهبود حرارتي بر شبكه‌اي از مبدل‌هاي حرارتي را پيش از رسيدن به مرحله طراحي به طور دقيق ارزيابي كرد. اين روش براي يك شبكه پيش‌گرمكن پالايشگاه نفت به عنوان يك مورد صنعتي به كار گرفته شده است و نتيجه آن كاهش 30% در هزينه سرمايه‌گذاري با تعويض دسته لوله‌هايي از نوع پيچشي نسبت به لوله‌هاي معمولي در مبدل‌هاي حرارتي در حال كار مي‌باشد.

In this paper, the novel technology of “twisted tube heat exchanger” has been introduced. Using available correlations for heat transfer and pressure drop from literature, an algorithm for the rapid designing of heat exchangers with twisted tubes has been developed. The performance of this exchanger is roughly twice better than the conventional ones. With the consideration of relative advantages of twisted tube bundles, the potential benefits for the application of this technology in grass root and retrofit design of heat exchanger networks has been investigated. Analyzing a basic crude preheat train data for the minimum heat transfer area required by application of twisted tube heat exchangers in a debottlenecking study approves the potential benefits of this technology.