[تجهیزات انتقال حرارت] - مخزن دو جداره - مخزن جکت‌دار - jacketed vessel

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
مدیر تالار
مخزن دو جداره یا مخزن جکت‌دار (jacketed vessel)، مخزنی است که برای کنترل دمای محتویات آن از یک آستر گرمایشی یا سرمایشی دور تا دور مخزن استفاده می‌کنند که سیالات گرم یا سرد درون آن جریان دارند.

آستر یک فضای خالی در خارج مخزن دوجداره است که امکان تبادل یکنواخت حرارت بین سیال سیرکوله شده در آن و دیواره‌ مخزن را فراهم می‌کند. انواع مختلفی از جکت وجود دارد که بر حسب نوع طراحی می‌توان از آن‌ها استفاده کرد.


جکت‌های کانونشنال (conventional jackets): به صورتی است که در اطراف بخشی از مخزن دوجداره نصب می‌شود و ایجاد یک فضای توخالی بین دو دیواره می‌کند که از آن سیال گرمایشی یا سرمایشی عبور می‌کند. یک جکت کانونشنال ساده که قطعات داخلی ندارد معمولا برای انتقال حرارت بسیار ناکارا است زیرا سیال دارای جریان در آن دارای سرعت بسیار کمی است که باعث کم شدن شدید انتقال حرارت می‌شود. یک استثنا، سیال‌های کندانس شونده همانند بخار هستند که در آن‌ها ضریب انتقال حرارت به سرعت یا توربولانس بستگی ندارد ولی به جای آن به مساحت سطحی که بر روی آن سیال کندانس می‌شود و کارایی خارج کردن کندانس بستگی دارد. قطعات داخلی شامل بافل‌هایی است که جریان را به صورت مارپیچی در اطراف جکت هدایت می‌کنند و نازل‌های هم‌زنی که باعث افزایش توربولانس در نقاطی می‌شوند که سیال وارد جکت می‌شود.


جکت‌های کویلی نصف-لوله (half-pipe coil jackets): لوله‌ها از طول بریده می‌شوند و معمولا دارای زاویه برش 180 درجه (از وسط نصف شده) یا 120 درجه هستند که در اطراف مخزن دوجداره پیچیده شده و در محل خود جوش می‌شوند.

half_pipe_coiled_jacket.jpg

جکت‌های دارای فرو رفتگی (dimple jackets): یک پوسته خارجی نازک به وسیله نقطه جوش (spot welds) دارای الگوی منظم به پوسته مخزن دوجداره متصل می‌شود. این فرو رفتگی‌ها باعث ایجاد توربولانس در سیالی می‌شوند که از جکت می‌گذرد.

dimpled_jacket.jpg

dimpled_jacket2.jpg
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
مدیر تالار
کویل‌های صفحه‌ای (plate coils): بسیار شبیه به جکت‌های دارای فرو رفتگی هستند ولی در آن جکت به صورت یک‌پارچه جداگانه ساخته و سپس مخزن دوجداره در داخل آن قرار می‌گیرد. کارایی کویل‌های صفحه‌ای اندکی کم‌تر از جکت‌های دارای فرو رفتگی است زیرا حرارت باید از دو لایه فلز شامل کویل پلیتی داخلی و پوسته مخزن دوجداره بگذرد. کویل‌های صفحه‌ای باید به خوبی به جکت مخزن دوجداره متصل گردند تا از تشکیل فضاهای خالی عایق بین کویل صفحه‌ای و مخزن جلوگیری شود.

jacket_types.jpg

می‌توان جکت‌ها را بر روی تمام سطح مخزن دوجداره و یا تنها بخشی از آن استفاده کرد. در مورد مخازن عمودی، سری بالایی معمولا بدون جکت باقی می‌ماند. می‌توان جکت‌ها را به بخش‌های تقسیم‌بندی کرد تا جریان سیال گرمایشی یا سرمایشی تقسیم گردد. مزیت این کار این است که توانایی انتقال جریان به بخش‌های مشخصی از جکت همانند سری پایینی در زمانی که به حداقل سرمایش یا گرمایش نیاز است و یا تمام جکت در زمانی که حداکثر سرمایش یا گرمایش مورد نیاز است، فراهم می‌شود؛ همچنین توانایی تامین حجم بیش‌تری از جریان کلی (زون‌ها به صورت موازی لوله‌کشی می‌شوند) فراهم می‌شود زیرا افت فشار یک زون کم‌تر از زمانی است که تمام جکت یک زون تنها باشد.

jacket_arrangement.jpg

مخازن جکت‌دار به عنوان رآکتورهای شیمیایی (chemical reactors) برای خارج کردن حرارت ایجاد شده در واکنش و یا کاهش ویسکوزیته سیالات با ویسکوزیته بالا همانند قیر به کار می‌روند.


می‌توان در مخازن جکت‌دار از هم‌زن (agitation) استفاده کرد تا همگنی خواص سیال همانند دما و غلظت بهبود یابد.
 
بالا