وبلاگ

مبدل های حرارتی تقریبا پرکاربردترین عضو در فرآیندهای شیمیایی اند و می توان آن ها را در بیشتر واحدهای صنعتی به وفور مشاهده کرد. مبدلهای گرمایی (حرارتی) تجهیزاتی هستند که امکان انتقال انرژی گرمایی بین دو یا چند سیال در دماهای مختلف را فراهم می کنند. این انتقال حرارت می تواند بین مایع-مایع، گاز-گاز و یا گاز-مایع انجام شود.مبدل های حرارتی به منظور خنک کردن سیال گرم و یا گرم کردن سیال با دمای پایین ترو یا هر دو مورد استفاده قرار می گیرند. مبدل های حرارتی در محدوده وسیعی از کاربردها استفاده می شوند. این کاربردهای شامل نیروگاه ها، پالایشگاه ها، صنایع پتروشیمی، صنایع ساخت و تولید، صنایع فرآیندی، صنایع غذایی و دارویی، صنایع ذوب فلز، گرمایش، تهویه مطبوع، سیستم های تبرید و کاربردهای فضایی میباشند.مبدل های حرارتی در دستگاه های مختلف نظیر دیگ بخار، مولد بخار، کندانسور، اواپراتور، تبخیرکننده ها، برج خنک کن، پیش گرم کن فن کویل، خنک کن و گرم کن روغن، رادیاتورها، کوره ها و … کاربرد فراوان دارند.

صنایع بسیاری طراحی انواع مبد ل های حرارتی فعالیت دارند و هم چنین، دروس متعددی در کالج ها و دانشگاه ها با نام های گوناگون در طراحی مبدل های حرارتی ارائه می گردد.محاسبات مربوط به مبدل ها کاری طولانی و گاه خسته کننده است. اما با استفاده از برنامه های کامپیوتری تمام محاسبات توسط کامپیوتر انجام می شود.نرم افزارهای Aspen B-jac  و HTFS از این موارد هستند.

مبدل های حرارتی را می توان از جنبه های مختلف دسته بندی کرد :

•   بر اساس نوع و سطح تماس سیال سرد و گرم
•   بر اساس جهت جریان سیال سرد و گرم
•   بر اساس مکانیزم انتقال حرارت بین دو سیال سرد و گرم
•   بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختار

مبدلها بر اساس نوع و سطح تماس سیال سرد و گرم به دسته های زیر تقسیم میشوند :

1- مبدل های حرارتی نوع Recuperativeدر این مبدل سیال سرد و گرم توسط یک سطح جامد ثابت از یکدیگر جدا شده اند و انتقال از طریق سطح مذکور صورت می گیرد. اکثر مبدل های موجود در صنعت از این دسته هستند.

2- مبدل های حرارتی نوع Regenerativeدر این مبدل ، سطح جدا کننده سیال سرد و گرم ثابت نبوده و به طور متناوب قسمت هایی از سطح مذکور در معرض حرکت سیال سرد یا گرم قرار می گیرند. این نوع مبدل ها بیشتر در مقیاس های آزمایشگاهی و تحقیقاتی مورد استفاده قرار می گیرند.

3- مبدل های حرارتی نوع تماس مستقیمدر این نوع مبدل های حرارتی ، سیال سرد و گرم به طور مستقیم تماس حاصل نموده ( هیچ دیواره ای بین جریانهای سرد و گرم وجود ندارد ) و تبادل انرژی یا حرارت انجام می گیرد. در مبدل های تماس مستقیم ، جریانها ، دو مایع غیر قابل اختلاط و یا یک گاز و یک مایع هستند. این مبدل ها معمولا از راندمان حرارتی بالایی برخوردارند. نمونه ای از این مبدل ها ، برج های خنک کن ، کولرهای آبی و گرم کن های Open Feed Water Heater موجود در نیروگاه های بخار می باشند .

بر اساس جهت جریان سیال سرد و گرمتقسیم بندی مبدل حرارتی

•  مبدل های حرارتی از نوع جریان همسو
• مبدل های حرارتی از نوع جریان غیر همسو
• مبدل های حرارتی از نوع جریان عمود بر هم

الف-  مبدل های حرارتی از نوع جریان همسودر این نوع مبدل ها جریان سرد و گرم موازی یکدیگر و جهت جریان سیال گرم و سرد آن ها موافق یکدیگر می باشند. یعنی دو جریان سیال ، از یک انتها به مبدل وارد می شوند و هر دو در یک جهت جریان می یابند و از انتهای دیگر خارج می شوند. نکته ای که باید به آن توجه داشت این است که دمای سیال سرد خروجی از مبدل هیچگاه به دمای سیال گرم خروجی نمی رسد. نزدیک شدن مقدار عددی دو دمای مذکور مستلزم بکارگیری سطح انتقال حرارت موثر بسیار بزرگی می باشد. 

ب-  مبدل های حرارتی از نوع جریان غیر همسودر شرایطی که جریان سیال سرد و گرم موازی یکدیگر و در خلاف جهت هم باشد مبدل را جریان غیر همسو می نامند. باید توجه داشت در این نوع مبدل ها امکان افزایش دمای سیال سرد خروجی نسبت به سیال گرم خروجی وجود دارد. این مبدلها در شرایط یکسان از سطح انتقال حرارت کمتری نسبت به مبدل های همسو برخوردار هستند. 

ج- مبدل های حرارتی از نوع جریان عمود بر همدر این نوع مبدل ها جهت جریان های سرد و گرم عمود بر هم می باشند. به عنوان متداول ترین نمونه می توان از رادیاتور اتومبیل نام برد. در آرایش جریان عمود بر هم ، بسته به طراحی ، جریان  مخلوط یا غیر مخلوط نامیده می شود. سیال داخل لوله ها چون اجازه حرکت در راستای عرضی را نخواهد داشت غیر مخلوط است. سیال بیرونی برای لوله های بی پره مخلوط است چون امکان جریان عرضی سیال و یا مخلوط شدن آن وجود دارد و برای لوله های پره دار غیر مخلوط است زیرا وجود پره ها مانع از جریان آن در جهتی عمود بر جهت اصلی جریان می شود.

 بر اساس مکانیزم انتقال حرارت بین سیال سرد و گرم

مبدل های حرارتی بر طبق مکانیزم انتقال گرما ، می توانند به صورت زیر دسته بندی شوند :

• 1- جابجایی یک فاز در هر دو سمت
• 2- جابجایی یک فاز در یک سمت ، جابجایی دو فاز در سمت دیگر
• 3- جابجایی دو فاز در هر دو سمت

در مبدل های حرارتی از قبیل اکونومایزرها ( مبدل هایی که در آن سیال از شرایط مایع مادون اشباع بسمت شرایط مایع اشباع می رود) و گرمکن های هوا در دیگ بخار ، خنک کن های میانی در کمپرسورهای چند مرحله ای ، رادیاتور خودروها ، ژنراتورها ، خنک کن های روغن ، گرم کن های مورد استفاده در گرمایش اطاقها و غیره ،

در هر دو سمت سیال سرد و گرم ، انتقال گرما از طریق جابجایی یک فاز اتفاق می افتد. چگالنده ها ، دیگ های بخار و مولدهای بخار در راکتورهای آب تحت فشار در نیروگاه های هسته ای ، تبخیرکننده ها و رادیاتورهای مورد استفاده در تهویه مطبوع و گرمایش ، دارای مکانیزم های چگالش و جوشش در یکی از سطوح مبدل های حرارتی می باشند.همچنین انتقال گرمای دو فاز می تواند در هر دو سمت مبدل ، مانند شرایطی که چگالش در یک سمت و جوشش در سمت دیگر سطح انتقال گرما است ، اتفاق بیفتد. هر چند ، بدون تغییر فاز نیز می توان شکلی از انتقال گرمای جریان دوفاز داشت ، همانطور که بسترهای سیال ، مخلوط گاز و ذرات جامد ، به سطح گرمایی ، یا از آن سطح ، گرما منتقل می کنند. بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختار مبدل هامبدل های حرارتی از نوع تماس غیر مستقیم ( مبدل های با انتقال گرما از طریق دیواره ) اغلب بر حسب مشخصات ساختاریشان توصیف می شوند. انواع عمده دسته بندی بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختار آن ها ، شامل لوله ای ، صفحه ای و سطح پره دار است.

طراحی مبدل های حرارتی یکی از ارکان اساسی بهینه سازی انرژی و نیز کاهش هزینه های عملیاتی در فرایندهای مختلف صنعتی می باشد. طراحی حرارتی و مکانیکی مبدل حرارتی به دلیل در نظر گرفتن پارامترهای گوناگون انتقال حرارت، موضوع گسترده ای است اما می توان با روش ها و تئوری های مختلفی که در این زمینه وجود دارد این کار را انجام داد. دو متد رایج در سایزینگ و ساخت مبدل حرارتی شامل متدهای Kern و متد Bell می باشند که در این مطلب به طور خلاصه به آنها می پردازیم:

1- روش Kern

دراین روش، نتایج بر اساس کار آزمایشگاهی درباره ی مبدل های حرارتی تجاری و طبق استاندارد بدست می آید که پیشگویی قابل قبولی را برای ضریب انتقال حرارت در طراحی های استاندارد ارائه می دهد. فلوچارت این روش در شکل زیر قابل مشاهده است که در ادامه به توضیح آن می پردازیم. در این متد، ابتدا مشخصات سیالاتی که قرار است انتقال حرارت بین آنها صورت بپذیرد، تعیین می شود. پارامترهایی نظیر نوع سیال، دمای ورودی، دمای خروجی، دبی ، فشار کاری، ماکزیمم افت فشار مجاز و توان مورد نیاز از جمله پارامترهای لازم برای استفاده دقیق از این متد می باشد.

سپس محاسبات انتقال حرارت براساس قوانین ترمودینامیک و انتقال حرارت سیالات انجام شده و بار حرارتی مبدل حرارتی که نیاز بدست می آید. در این مرحله ، پیشگویی این روش افت فشار با استفاده از این روش چندان قابل قبول نیست،زیرا جریان های نشتی و برگشتی روی افت فشار اثر مهم تری نسبت به انتقال حرارت دارند.

پیشگویی این روش افت فشار با استفاده از این روش چندان قابل قبول نیست،زیرا جریان های نشتی و برگشتی روی افت فشار اثر مهم تری نسبت به انتقال حرارت دارند.

پیشگویی این روش افت فشار با استفاده از این روش چندان قابل قبول نیست،زیرا جریان های نشتی و برگشتی روی افت فشار اثر مهم تری نسبت به انتقال حرارت دارند.

#6-2روش Bellدر روش Bell، ضریب انتقال حرارت و افت فشار را از روابطی که برای دسته لوله های ایده ال تخمین زده شده،محاسبه می کنیم و اثرات نشتی و برگشتی نواحی مختلف را در قالب یک ضریب تصحیح وارد محاسبات می کنیم.این روش پیش بینی خوبی از ضریب انتقال حرارت و افت فشار سمت پوسته نسبت به روش Kern ارائه می دهد.

#7 5 نکته مهم در طراحی مبدل های پوسته و لوله در طراحی مبدل حرارتی پوسته و لوله نکات مهمی درباره نحوه قرار گیری سیالات گرم و سرد وجود دارد،که بی توجهی به آن ها می تواند عمر مفید مبدل را به شدت کم کند.به بیان دیگر یک مهندس طراح باید بداند،کدام سیال در پوسته (Shell) و کدام سیال در لوله (Tube) قرار گیرد.نکاتی که در ادامه مطرح می شود از کتاب(Ludwig’s Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants)استخراج شده و در صورتی که می خواهید به اطلاعات و نکات بیشتری دسترسی پیدا کنید،جلد سوم این کتاب که شامل این مطالب هست را در قسمت دانلودهای سایت برایتان قرار دادیم تا دانلود کنید:پارامترهای اساسی قرارگیری سیالات در مبدل های پوسته و لوله عبارتند از:#7-1 میزان سمی بودن سیالدر شبیه سازی مبدل حرارتی اگر سیال سمی باشد، بهتر است در قسمت لوله قرار بگیرد.دلیل این موضوع هم این استکه در صورت نشتی، سیال به بیرون راه پیدا نمی کند و درون پوسته جمع آوری می شود.#7-2 میزان رسوب زا بودن سیالاگر سیال رسوب زا باشد باید آن را در لوله (Tube) قرار بدهیم.دلیل آن هم این است که در این صورت فقط سطح داخلی لوله دچار رسوب می شود.#7-3 دو فازی بودن سیالاگر سیال گاز یا دوفازی باشد بهتر است در قسمت پوسته قرار گیرد.#7-4 میزان خورندگی سیالاگر سیال خورنده باشد باز هم باید آن را در قسمت لوله (Tube) قرار داد.دلیل این موضوع هم این است که در این صورت فقط یک طرف مبدل (لوله) دچار خوردگی می شود.#7-5 فشار عملیاتی سیالاگر فشار یک سیال خیلی بیشتر از سیال دیگر باشد، باید آن را در قسمت لوله (Tube) قرار داد.دلیل این موضوع هم به مباحث مربوط به افت فشار و ضخامت لوله برمی گردد،اگر سیال پرفشار درون لوله باشد نتیجه این خواهد شد که باید ضخامت لوله بیشتر شود،اما اگر سیال پرفشار درون پوسته باشد نتیجه این خواهد شد که باید ضخامت پوسته بیشتر شود،که این مورد در مقایسه با افزایش ضخامت لوله هزینه بسیار بیشتری دارد.در نتیجه برای کاهش هزینه ها در طراحی سیال پرفشار را در لوله وارد می کنیم.

نانوسیالات، یکی از مقوله های نسبتا جدیدی به حساب می آیند که در دهه اخیر به دلیل اهمیت بالای صرفه جویی و افزایش بهره وری در مصرف انرژی بسیار مورد توجه قرار گرفته اند.

نانوسیال به محلول سوسپانسیونی اشاره دارد که ذرات بسیار کوچک (بسیار ریزتراز 100 نانومتر) در سیالی با خلوص بالا معلق باشند. با توجه به پیشرفت های اخیر در فناوری نانو، یکی از روش های نوین بهبود راندمان مبدل های حرارتی، استفاده از نانو سیالات می باشد که در دهه گذشته مطالعات تجربی و نظری فراوانی پیرامون آن در مراجع علمی صورت گرفته است.

نتایج مطالعات نشان می دهد افزایش دبی و غلظت نانو سیالات تاثیر شگرفی بر افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی داشته و سایز نانو ذرات استفاده شده برای ایجاد نانوسیال در محدوده 20-50 نانومتر اثر مطلوب تری برافزایش انتقال حرارت می گذارد. تغییر دمای ورودی نانو سیال به مبدل های حرارتی در محدوده 10 درجه سانتی گراد آنچنان بر ضریب انتقال حرارت موثر نمی باشد.

در صورت فراهم شدن شرایط مناسب(دبی و غلظت نانوسیال)، افزایشی در حدود60%-50% برای ضریب انتقال حرارت جابجایی نانو سیالات نسبت به سیالات پایه گزارش شده است. که این افزایش چشمگیر می تواند انقلابی در هزینه های انرژی در صنایع گوناگون ایجاد نماید. هدف در این جا بررسی نقش نانوسیال در افزایش و بهبود میزان انتقال حرارت در یک مبدل حرارتی می باشد.

تحقیقات اخیر در مورد استفاده از نانو سیالات در مبدل‌های حرارتی صرفه جویی در مصرف انرژی یکی از مسائل حیاتی قرن بیست و یکم است و مطمئنا یکی از مهمترین چالش های موجود در آینده نزدیک خواهد بود. بنابراین، دانشمندان، مهندسان و محققان برای حل این مسئله مهم تلاش می کنند. پیشرفت هایی که در گرمایش و خنک کردن دستگاه های صنعتی انجام می شود، موجب صرفه جویی در مصرف انرژی و بهبود انتقال حرارت می شود و عمر مفید تجهیزات را افزایش می دهد. صرفه جویی در انرژی می تواند با استفاده کارآمد از انرژی انجام شود. تبدیل و بازیابی انرژی از راه های صرفه جویی درمصرف انرژی است. به دلایل ذکرشده در بالا انواع مختلف مبدل های حرارتی در بیشتر مناطق صنعتی مانند راکتورهای هسته ای، نیروگاه های برق، صنایع پتروشیمی، تبرید، گرمکن های خورشیدی و راکتورهای شیمیایی استفاده می شود.

تلاش های بسیاری برای افزایش انتقال گرما، کاهش زمان انتقال حرارت و در نتیجه افزایش بازده در مبدل های حرارتی شده است. کاربرد ادتیو در سیال های عملیاتی برای تغییرخواص ترموفیزیکی خود یک تکنیک جالب برای بهبود انتقال حرارت است. توسعه اخیر در فناوری نانو راه را برای این امر هموار کرده است.افزایش سطح انتقال حرارت معمولا توسط پره صورت می گیرد. علاوه بر تغییرات هندسی، ارتقاء ویژگی های حرارتی سیالات انتقال حرارت می تواند انتقال حرارت بیشتری را در مبدل های حرارتی ایجاد کند. برای بهبود ویژگی انتقال حرارت سیالات ، مفهوم “نانوسیال” توسط چویی در سال ۱۹۹۵ پیشنهاد شده است. ترکیب سیالات با نانوذرات جامد را نانوسیال گویند.

نانوسیالات بعنوان سیال های پیشرفته ی انتقال حرارت، می توانند بر محدودیت های ویژگی های حرارت فیزیکی ضعیف مربوط به سیالات مانند هدایت حرارتی کم غلبه کنند.محققان ثابت کرده اند که نانو سیالات دارای مزایایی مانند هدایت گرما و پایداری مناسب هستند. بسیاری از نظرسنجی ها در زمینه نانوسیالات انجام شده و برخی از محققان مطالعات انجام شده در این زمینه را در زمینه های مختلف نظیر استفاده از نانوسیالات در جوشش انتقال حرارت، انتقال حرارت جابجایی و فاکتور تصحیح اصطکاک،نانو سیالات مغناطیسی،تولید آنتروپی و انتقال جرم در نانوسیالات بررسی کرده اند.استفاده از نانوسیالات می تواند یکی از جالب ترین تکنیک های افزایش انتقال گرما در مبدل های حرارتی باشد.

در مقالات بعدی به بررسی استفاده از نانوسیالات در مبدل های حرارتی و شناسایی نقص ها و چالش ها می پردازیم. اما در ابتدا، نتایج بررسی که بر روی مبدل های حرارتی مختلف انجام شده است که در آن نانوسیال ها به عنوان خنک کننده کار می کنند را معرفی کرده و در نهایت برخی از جنبه های جالب در این زمینه (به عنوان مثال ترکیبی از نانوسیال ها با مبدل های حرارتی) را معرفی و در خصوص آن بحث میکنیم .

نتایج پژوهش ها

نتایج پژوهش‏ های صورت‏ گرفته برروی نانوسیالات در مبدل های گرمایی به شرح زیر می باشد :

1- تاثیر نانوسیال نقره ـ آب بر بهبود کارایی یک مبدل حرارتی صفحه‌ای (PHE) موجداردر این راستا، یک دستگاه آزمایشگاهی برای تشخیص نرخ انتقال حرارت و افت فشار نانوسیال فراهم شد. یافته‌ها نشان داد که ضریب انتقال حرارت کلی برای نانوسیال نقره ppm100 از ۶٫۱۸٪ به ۱۶٫۷۹٪ افزایش می‌یابد. در هنگام استفاده از نانوسیال، رشد قابل‌توجهی در میزان افت فشار مشاهده نشد. بعلاوه، درجه حرارت‌ها و نرخ‌های جریان فرآیند، تأثیرات فراوانی بر سودمندی کاربرد نانوسیال در مبدل حرارتی صفحه‌ای داشت.

2- تأثیر گروه‌های عاملی کووالانسی مختلف بر خواص ترموفیزیکی سیال مبتنی بر نانولوله کربنیبرای روشن‏ شدن این موضوع، سیستئین (Cys) و نقره (Ag) به‌صورت کووالانسی به سطح نانو لوله‌های کربنی چندجداره (MWCNT) متصل شدند. جهت محاسبه خواص حرارتی، نانوسیال‌های مختلف پایه آبی از قبیل نانو لوله‌های کربنی چندجداره (MWCNT) عامل دار شده با صمغ عربی و نانولوله‌های کربنی چندجداره (MWCNT) عامل‌دار شده با سیستئین (FMWCNT-Cys) و نقره (FMWCNT-Ag) به‌عنوان خنک‌کننده در مبدل حرارتی صفحه‌ای (PHE) موج‌دار جریان ناهمسو به‌کارگیری شدند. مشخص شد که افزایش عدد رینولدز، عدد پکلت یا کسر حجمی، ویژگی‌های انتقال حرارت نانوسیال را بهبود می‌بخشد. در غلظت ۱٪، به ترتیب ۴۱٫۳۰۷۳٪ و ۴۱٫۳۰۵۸٪ افزایش در ضرایب انتقال حرارت در حداقل و حداکثر عدد پکلت به دست آمد.

3- تأثیرات جریان مولد گرداب (VG) و نانوسیال مس ـ آب بر عملکرد مبدل‌های حرارتی صفحه ـ پرهبرای رسیدن به نتایج دقیق از ویژگی‌های انتقال حرارت و افت فشار، یک حلقه تست بسیار دقیق ساخته شد. بر اساس نتایج حاصل، استفاده از کانال VG به‌جای کانال ساده، نرخ انتقال حرارت را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد. همچنین نتایج نشان داد که کانال VG در عملکرد مبدل‌های حرارتی صفحه ـ پره از نانوسیال مؤثرتر است. مشاهده شد که ترکیبی از این دو تکنیک بهبود انتقال حرارت، عملکرد حرارتی ـ هیدرولیکی بسیار بالایی دارد که تا میزان ۱٫۶۷ افزایش می‌یابد.بررسی‌های انجام‌شده بر روی مبدل حرارتی صفحه‌ای (PHE) عملکرد عالی نانوسیال‌ها را ازنظر ویژگی‌های انتقال حرارت نشان می‌دهد. بر اساس یافته‌های به‌دست‌آمده، می‌توان نتیجه گرفت که ضریب انتقال حرارت با افزایش کسر حجمی ‌‌افزایش می‌یابد که بعلاوه می‌تواند با افزایش خواص ترموفیزیکی مرتبط بوده و توجیه گردد.

بااین‌وجود، مطالعات خاصی وجود دارد که با این یافته ناسازگاری داشته و به این نتیجه‌گیری گرایش دارند که بازدهی انتقال گرما، از طریق کاهش غلظت نانوسیالات و افزایش عدد رینولدز و عدد پکلت تشدید می‏ گردد.مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای (PHE) به دلیل وجود صفحات، پارامترهای هندسی بیشتری نسبت به مبدل‌های حرارتی دیگر دارند. به همین دلیل بسیاری از مطالعات انجام‌شده در زمینه کاربرد نانوسیال‌ها در مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای (PHE) بر ویژگی‌های هندسی آن‌ها تمرکز کرده‌اند.

سرهای جلویی و عقبی

مبدل های حرارتی پوسته و لوله به دلیل نیاز به تحمل فشارهای بالا و همچنین تحمل دماهای بالا، باید از نظر مکانیکی تا جای ممکن دارای استحکام بالا باشند. یکی از روشهای افزایش مقاومت مکانیکی این مبدل ها، کاهش قدرت ضربه سیال در دو طرف مبدل حرارتی است که این امر توسط استفاده از تیغه ها در داخل بونت ها صورت می پذیرد.

دو مورد از الزامات اساسی در انتخاب نوع سرها «توانایی دسترسی به لوله ها» و «راحتی نصب لوله ها، است. اغلب زمانی که رسوب گذاری زیاد باشد و در نتیجه نیاز به دفعات فراوان بازرسی از لوله ها وجود دارد، باید از سری استفاده کرد که به راحتی قابل جابه جایی با باز شدن باشد، در استاندارد TEMA برای سر جلویی پنج گونه و سر عقبی هشت گونه طرح مختلف وجود دارد.

سرهای جلویی B، A و N به ترتیب با سرهای عقبی M ، Lو N يكسان هستند، این سرها متعلق به مبدل های با تیوب شیت ثابت هستند. سر عقبی نوع U مربوط به مبدل هایی است که از دسته لوله ي U شكل استفاده می کنند. سرهای عقبی T، S، P و W مربوط به انواع مختلف سرهای شناور هستند که در مقالات بعدی در مورد انواع تیوب شیت ثابت، تیوب باندل U شكل و سرهای شناور توضیح داده خواهد شد اما در ادامه این مقاله به معرفی سرهای مختلف (headers) می پردازیم.

سر نوع A یا L

به همان ترتیبی که در شکل پیداست، این سر از یک کانال تشكيل شده است که از یک سمت با فلنج به یک درپوش صاف متصل شده و از سمت دیگر به صفحه لوله پیچ گردیده است؛ در نتیجه  برای تمیز کردن لوله ها کافی است درپوش صاف برداشته شود. البته در صورتی که هدف تعويض لوله ها و یا بررسی دقیق اتصال های لوله به صفحه لوله باشد، باید کل کانال را جدا کرد و در نتيجه باید اتصال کانال به صفحه لوله را نیز باز کرداین سر به دلیل وجود دو فلنج در دو سمت كانال، قیمت به نسبت زیادی دارد، ولی استفاده از آن به دلیل راحتی دسترسی به لوله ها متداول بوده و در صنایع نفتی که با سيالات كثيف سر و کاردارند، بسیار مورد استفاده قرار میگیرد.

سر نوع B یا M 

در این نوع تنها یک سمت کانال به صفحه لوله متصل می شود و سمت دیگر به یک درپوش نیمه بیضی جوش داده می شود (شكل ۵-۱۳). این نوع نسبت به سر نوع A به ویژه زمانی که فشار سیال بالا باشد، سبک تر و ارزان تر است؛ زیرا ضخامت قطعات در این حالت در نوع A باید بیشتر از ضخامت قطعات نوع B باشد. در این سر برای تمیز کاری داخل لوله ها، باید تمام کانال برداشته شود.

برای تمیزکاری سطح بیرونی لوله ها باید همانند نوع A تمام کانال و صفحه لوله برداشته شود تا بتوان دسته لوله را از داخل پوسته خارج کرد؛ بنابراین سر نوع B برای تمیزکاری سطح خارجی لوله ها همانند نوع A بوده ولی تمیزکاری داخل لوله ها به دلیل نیاز به برداشتن کل کانال، از نوع A سخت تر است. با این حساب از سر نوع B زمانی استفاده می شود که سیال داخل لوله تمیز بوده و نیازی به تمیزکاری زیاد نداشته باشد؛ مانند مبردها و بخار آب.

همچنین زمانی که فشار سیال داخل لوله زیاد باشد، از آنجا که ضخامت مورد نیاز سر B کمتر از سر A است، صرفه ی اقتصادی با سرنوع B است. در مواردی نیز که قطر پوسته و در نتیجه، اندازهی سر کوچک باشد، چون باز و بسته کردن سر آسان خواهد بود، سر نوع B به A ترجیح داده می شود.

آشنایي با روش:

در اين روش با اعمال جريان الکتريکی متناوب به سیم پیچ, میدان مغناطیسی متناوب گرداگرد پروب در مقطع پیرامونی تیوب ايجاد میشود. اين میدان متناوب باعث القاي جريان گردابی در تیوب شده و امپدانس كويل تحت تاثیر بر همکنش میدان مغناطیسی اصلی و میدان مغناطیسی حاصل از جريان گردابی قرارگرفته و بصورت سیگنالی با دو پارامتر فاز و دامنه در صفحه نمايش نمايان میشود. با توجه به اينکه حجم عیب با دامنه سیگنال و عمق عیب با فاز سیگنال متناسب میباشد، اندازه و عمق آن را می توان اندازه گیري كرد.

مزایا

۱ .حساسیت بسیار خوب نسبت به تشخیص خوردگی، كاهش ضخامت و ترک
۲ .توانايی اجراي آزمون بر روي تیوبهاي يو شکل
۳ .توانايی آزمون تیوبهاي مبدلهاي حرارتی با هر قطر و ضخامت
۴ .قابلیت انجام تست با سرعت بسیار بالا در حدود يك متر بر ثانیه
۵ .قابلیت آزمون تیوبهاي غیرمغناطیسی در انواع مبدلهاي حرارتی
۶ .قابلیت ارائه گزارش تعمیراتی بر اساس حد تعیین شده توسط كارفرما
۷ .قابلیت ارائه گزارش ديجیتالی و چاپی تمام رنگی توسط نرم افزار سیستم
۸ .قابلیت انجام تست از درون تیوب (بدون نیاز به دسترسی به سطح خارجی لوله)
۹ .قابلیت انجام آزمون با سرعت بسیار بالاي ۲۰۰ تا ۷۰۰ تیوب در يك شیفت كاري و حداكثر ۲۰۰۰ تیوب در روز با سه شیفت كاري
۱۰ .پرسرعتترين و اثربخشترين روش توصیه شده كد و استانداردهاي بین المللی …& ASTM, ASME, API براي كنترل خوردگی تیوبهاي مبدلهاي حرارتی

کاربردها:

بازرسی و كنترل خوردگی تیوبهاي انواع مبدلهاي حرارتی مانند: كندانسور, هیتر, بويلر، كولر و … كه از نظر بروز عیوب و انواع خوردگیها از حساسیت بالایی برخوردار هستند.

شاخصهای اقتصادی:

۱ .تشخیص تیوبهاي سوراخ شده و تعیین حداكثر میزان خوردگی درتیوبهاي سوراخ و سوراخنشده
۲ .جلوگیري از وارد آمدن صدمات ناشی ازنشتی تیوبها با پلاگ كردن به موقع تیوبها
۳ .جلوگیري ازتوقفهاي ناخواسته جهت بستن تیوبهاي سوراخ شده
۴ .صرفه جويی در هزينه ها و بالابردن راندمان تولید سالانه واحد
۵ .ارائه اطلاعات كافی براي مديران به منظور برنامه ريزي جهت تعويض تیوبها
۶ .ارائه گزارش در زمان اجراي عملیات بازرسی به گونه اي كه عملیات تعمیراتی میتواند همزمان با بازرسی آغاز گردد.
۷ .منطبق بودن بر كد و استانداردهاي بین المللی (… &
ASTM, ASME, API( 8 .پايین آمدن زمان بازرسی به دلیل سرعت بالاي اين روش ( چند صد تیوب در روز) ۹ .هزينه اجرايی پايینتر نسبت به روشهاي ديگر )مانند IRIS و
Laser) 10 .پوشش كامل كلیه سطوح تیوب مورد آزمون

ریبویلر نوعی مبدل حرارتی است که جهت گرم کردن دوباره ی محصولات خروجی از پایین برج تقطیر مورد استفاده قرار میگیرد. ریبویلر مایعات خروجی پایین برج را مجددا به نقطه جوش رسانده و آنها را در فاز بخار به سمت برج اصلی جداسازی هدایت و تزریق می‌کند. در برخی از انواع ریبویلرها،  از بخار داغ مانند مبدل‌های پوسته و لوله برای به جوش آوردن مایع استفاده می‌شود و در برخی انواع دیگر با حرارت مستقیم،مایع داخل لوله‌ها بخار می‌شود.   یکی از موارد استفاده بسیار مهم ریبویلر (Reboiler) به نقطه جوش رساندن سیالاتی است که به شکل مايع و در حالت سنگین، در طبقات زیرین برج تقطیر جمع مي شوند، است که نهایتا آنها را به بخار تبديل می کند. اين به منظور ادامه عملیات تقطیر،بخار را به سطوحی که قابلیت تبدیل بالاتری در برج دارند، برمی گردانند.

انتخاب صحیح نوع ریبویلر متناسب با سرویس خاص، از اهمیت بالایی در طراحی مبدل حرارتی برخوردار است. ریبویلرها اکثرا براساس استاندارد TEMA طراحی و ساخته می شوند و معمولا مبدل‌های حرارتی (heat exchanger) از نوع پوسته و لوله (shell and tube) می‌باشند . به طور معمول در این نوع ریبویلرها، سیالی که نقش منبع حرارتی را ایفا میکند، بخار است. با این حال گزینه های دیگر انتقال حرارت مانند روغن داغ نیز می تواند مورد استفاده قرارگیرد. در برخی از موارد از کوره‌های احتراقی (fuel-fired furnaces)  به عنوان ریبویلر نیز استفاده می شود.

  انواع ریبویلرهای موجود به شرح زیر می باشند :

نوع اول :  ریبویلر نوع kettle این نوع ریبویلر نسبت به سایر مدلها، از پیچیدگی کمتری در طراحی و ساخت برخوردار است و ممکن است برای عملکرد مناسب و درست آن، نیاز به پمپاژ مایع در کف برج تقطیر به سمت کتل داشته باشیم. همچنین ممکن است هد مایع برای رساندن مایع به ریبویلر، به میزان کافی وجود داشته باشد. در این نوع ریبویلر، بخار از داخل تیوب‌ها جریان می‌یابد و به صورت کندانس خارج می‌شود. مایع ته برج که معمولا محصول پایین یا bottoms نامیده می‌شود، از سمت پوسته به جریان می افتد. یک دیوار حائل یا مانع سرریز (overflow weir)، مانع تماس تیوب باندل از بخش ریبویلر می شود و این دو بخش را از یکدیگر جدا میکند. در بخش ریبویلر (reboiler section) مایع باقی مانده طوری خارج می‌شود که تیوب باندل (tube bundle) در درون مایع نگه داشته شود. این امر باعث میشود میزان ترکیبات زود جوشی که در محصول پایینی وجود دارند، کاهش یابد.

  ریبویلرهای ترموسیفونی

در این نوع ریبویلرهای ترموسیفونی (thermosyphon reboilers) نیازی به پمپاژ مایع از پایین ستون مایع به ریبویلر وجود ندارد. سیرکولاسیون طبیعی از اختلاف دانسیته بین ورودی مایعات پایینی برج به ریبویلر و خروجی مخلوط مایع و بخار ری‌بویلر برای ایجاد حرکت در مایع و رساندن مایعات پایین برج به ریبویلر استفاده می‌کند. ریبویلرهای ترموسیفونی که کالاندریا (calandrias) نیز خوانده می‌شوند، از ریبویلرهای کتل پیچیده‌تر هستند و نیاز به توجه بیش‌تری از سوی اوپراتورهای پلانت هستند.

انواع مختلفی از ریبویلرهای ترموسیفونی وجود دارند.

ریبویلرهای ترموسیفونی عمودی (vertical thermosyphon reboilers)

ریبویلرهای ترموسیفونی افقی (horizontal thermosyphon reboilers)

ریبویلرهای ترموسیفونی یک بار گذر (once-through thermosyphon reboilers)

ریبویلرهای ترموسیفونی چرخشی (recirculating thermosyphon reboilers)

ریبویلرهای احتراقی

هیترهای احتراقی (fired heaters) که به عنوان کوره (furnaces) نیز شناخته می‌شوند می‌توانند در یک ری‌بویلر برج تقطیر به کار روند. یک پمپ برای گردش مایع پایین ستون به درون لوله‌های انتقال حرارت درون بخش‌های همرفتی و تابشی کوره مورد نیاز است. منبع حرارتی در ری‌بویلر احتراقی (fired reboiler) می‌تواند سوخت گاز و یا مایع باشد. ریبویلر سیرکوله اجباری ریبویلر گردش اجباری (forced circulation reboiler) از یک پمپ برای گردش مایع پایین ستون درون ریبویلر استفاده می‌کند. اگر ریبویلر به دور از ستون واقع شده باشد و یا اگر محصول پایینی بسیار ویسکوز باشد، بسیار مفید است.  

یکی از مهمترین عوامل در عملکرد درست و قابل اعتماد مبدل های حرارتی صفحه ای (plate heat exchanger ) انتخاب درست متریال بخش های مختلف آن است. جنس قطعات مبدل حرارتی باید به گونه ای انتخاب شود که در مقابل خوردگی، پوسیدگی و سایر عوامل بیوشیمیایی دارای مقاومت بالایی باشد. در سری مقالات پیش رو، به متریالهای پیشنهاد شده توسط استانداردهای روز دنیا برای ساخت و مونتاژ مبدل های حرارتی صفحه ای و مبدل حرارتی پوسته و لوله خواهیم پرداخت.

استانداردهای زیر در خصوص ساخت مبدل حرارتی صفحه ای مدنظر قرار میگیرند که در خصوص انتخاب متریال مناسب برای صفحات به استانداردهای TEMA و ASME Sec II مراجعه می کنیم.

• ASME Section II – Material Specification
• TEMA – Revision 9
• ASME Section V – Non-Destructive Testing
• ASME Section IX – Welding and Brazing qualifications
• ASME Section VIII – Pressure Vessel Code
• ARI Standard 400 – Liquid to Liquid Heat Exchangers

جدول ذیل، انتخاب متریال برای plate را در مبدل های حرارتی صفحه ای توضیح می دهد. لازم به ذکر است که این جدول، سیالاتی که به صورت روتین در صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرند را مورد بررسی قرار داده و جهت استفاده از از سیالات خاص تر، باید به بند مرتبط در استاندارد مربوطه مراجعه نمود.

نوع سیال	متریال
آب معمولی،  آب برج خنک کن، محلولهای کلراید رقیق شده ( زیر 200 ppm) ،  محلولهای مس سولفاته ، محصولات غذایی ، سیالات دارویی ، نوشیدنی ها	Stainless steel – استنلس استیل
محلولهای caustic ( بین 50 تا 70 درصد )	Nickel- نیکل
بخارات هیدروژن ( داخل آب یا گاز ) با ذرات جیوه و اسید ( با دمای کمتر از 70 درجه سانتیگراد )	Incoloy – اینکولوی
اسید سولفوریک و اسید نیتریک	Hastelloy – هستولوی
آب دریا یا هرنوع آب شور ، اسید رقیق شده ( با دمای کمتر یا مساوی 70 درجه ) محلول کلراید ( بیشتر از 200 ppm ) و محلول آب نمک کلردار	Titanium – تیتانیوم
اسید نیتریک و اسید سولفوریک ( با خلوص 10 درصد و با دمای کمتر از 70 درجه )	Titanium–palladium alloy – آلیاژ تیتانیوم -پالادیوم

موضوع خوردگی و حفاظت کاتدی از جمله مسائل بسیار مهم در مبدل حرارتی است که میتواند مسائل مالی و عملکردی فرایند را تحت الشعاع قرار دهد. خوردگی در مبدل های پوسته و لوله با احتساب ضخامت مناسب طراحی در دیواره تیوب ها به مقداری که استانداردهای ساخت مجاز اعلام کرده اند، قابل قبول است . اما میزان مجاز خوردگی در مبدل های حرارتی صفحه ای به علت ضخامت کم صفحات باید بسیار کم باشد و در نتیجه، وجود خوردگی قابل قبول نیست . از نظر نوع فرایند شیمیایی، خوردگی یک فرایند الکترو شیمیایی است و در آن ، فلز به حالت اکسید اهن یا زنگ بر می گردد. خوردگی طبق قانون حاکم بر عناصر شیمیایی که توسط طبیعت دیکته شده،صورت می گیرد اما موضوع اصلی، فقط سرعت انجام است. در مبدل های حرارتی صفحه ای برای نمونه می توان به حمله یونی کلراید به استنلس استیل و حمله یون فلوراید به تیتانیوم و حمله آمونیاک به مس در یک مبدل حرارتی صفحه ای brazed مسی اشاره کرد . دو روش اصلی وجود دارد یکی از این روش ها استفاده از فلزات مقاوم به خوردگی است و روش دیگر جداسازی و ایزوله کردن فلز از محیط خورنده است . به‌طورکلی برای کنترل خوردگی چهار روش اصلی وجود دارند که رایج ترین آنها استفاده از فلزات مقاوم به خوردگی و نیز روشهای جداسازی و ایزوله کردن فلز از محیط خورنده است که عبارتند از:

جایگزین کردن یک آلیاژ یا یک فلز که دارای مقاومت بیشتری در برابر خوردگی است، با قطعه یا مقطعی که در معرض خوردگی قرار دارد؛   · 

خالص‌سازی و تصفیه‌ی سیال عامل خوردگی تا حدی که قابلیت خورندگی آن کمتر شود؛   · 

استفاده از پوشش به‌منظور جداسازی و جلوگیری از تماس مستقیم سیال عامل خوردگی با سطوح مستعد خوردگی؛  

حفاظت کاتدی

روش‌های مذکور به‌هیچ‌وجه روش‌های انحصاری نبوده و می‌توان دو یا ترکیبی از آنها را همزمان به کار گرفت. به طور معمول، بهتر است از ترکیب دو یا چند روش از روش‌های مذکور استفاده شود تا  نتیجه بهتری نسبت به استفاده از تنها یکی از روش‌های فوق حاصل گردد. یکی از روشهای رایج، استفاده از روش حفاظت کاتدی ( شامل استفاده از پوشش کاتدی ) در مورد خطوط لوله اشاره کرد. استفاده از پوشش برای حفاظت سمت آب (سطوح در تماس با آب خنک‌کننده) در کندانسورها و مبدل های حرارتی، طبق استاندارد به‌هیچ‌عنوان قابل قبول نیست.

همانطور که می‌دانیم هر عایق الکتریکی خوب همچنین یک عایق حرارتی خوب نیز می‌باشد و بنابراین در صورت به کارگیری پوشش در این مورد خاص کاهش توان انتقال حرارت به نقض هدف اصلی از طرح مبدل حرارتی می‌انجامد. در برخی موارد که از یک سیستم بسته آب خنک‌کننده بهره‌برداری می‌کنیم، تصفیه سیال عامل خوردگی در مبدل های حرارتی و کندانسورها عملی است، اما در سیستم‌های باز که فقط یک‌بار از آب استفاده می‌شود حجم سیال جابه جا شونده بیش ‌از حدی است که بتوان آن را با هزینه معقول و مناسب تصفیه نمود.

معمول‌ترین روش برای مقابله با خوردگی تیوب های کندانسور استفاده از فلزات و آلیاژهایی است که مقاومت بهتری را در برابر خوردگی از خود نشان می‌دهند. در اغلب موارد و حداقل در مورد تیوب‌ها، به کارگیری این روش نتایج مطلوبی به همراه داشته است. خیلی از براس (برنج)ها و برنزهایی که به کار گرفته‌شده‌اند به‌طور استثنایی خود را با سرویس تطبیق داده‌اند چرا که قابلیت هدایت حرارتی خوبی دارند. البته شایان‌ذکر است که قابلیت هدایت حرارتی هیچ‌یک از آلیاژهایی که برای این منظور به کار گفته‌شده‌اند آن قدر پایین نبوده که ایجاد مشکل نماید.

اما مشکلی که صنعتگران اغلب با آن مواجه شده‌اند خوردگی گالوانیک (دوفلزی) است. هرکجا که جنس تیوب‌ها از فولادی آلیاژی و جنس پوسته، چانل و تیوب شیتها از فولاد معمولی (کربن استیل) باشد با مشکل خوردگی گالوانیک مواجه خواهیم شد. در این‌گونه موارد تیوبها به‌طور ثابت کاتد خواهند بود و سالم می‌مانند ولی بخش‌های فولادی (فولاد معمولی) آند بوده و کلیه حملات خوردگی متوجه آنهاست. تجربه نشان داده که تیوب شیتها که نزدیک‌ترین قطعات به تیوبها می‌باشند اغلب بیش از دیگر قطعات دچار خوردگی می‌شوند. جایگزینی آلیاژهای مقاوم به‌جای فولاد معمولی در ساخت تیوب شیتها باعث می‌شود تا حملات خوردگی متوجه پوسته مبدل گردد. در چنین حالتی چون نسبت سطح آند به کاتد کاهش می‌یابد خوردگی شدیدتر می‌شود. البته با نصب کردن آندهای منیزیمی در چانل (جعبه آب) می‌توان با این مشکل به‌طور موفقیت‌آمیزی مقابله نمود.

در حالتی که تمام اجزاء مبدل حرارتی از جمله تیوبها از جنس فولاد معمولی ساخته‌شده باشند، با قرار دادن آندهای منیزیمی تنها می‌توان بخش انتهایی تیوب‌ها را حفاظت کرد (بخشی که در تیوب شیت قرار می‌گیرد). این حفاظت حداکثر در طولی به‌اندازه‌ی ۲ تا ۳ برابر قطر تیوب شیت انجام می‌شود. بنابراین در چنین حالتی حفاظت کاتدی به‌تنهایی روش رضایت بخشی نخواهد بود. و بهتر است همزمان با استفاده از حفاظت کاتدی، تیوبها از آلیاژ مناسبی ساخته شوند که اختلاف‌پتانسیل بین جنس و فولاد معمولی (جنس بدنه) در جدول سری‌های گالوانیک در کمترین حد ممکن باشد. آندهای منیزیمی به شکل میله‌های رزوه‌دار (با نام تجاری Galvo-Rod) را می‌توان در قسمت چانل (جعبه آب) مبدل حرارتی و در مکانی مناسب نصب نمود.

مکان مناسب آند باید چنان انتخاب شود که حتی‌الامکان توزیع جریان حفاظتی به تمام سطوحی که نیازمند حفاظت هستند یکنواخت باشد. میله‌های آندی مشابه همچنین می‌توانند در داخل پوسته ی مبدل قرار گیرند. برای این کار میله‌های آندی رزوه دار در داخل یک بوشن (کوپلینگ) که بر روی پوسته جوش داده‌شده پیچانده و به داخل پوسته هدایت می‌شوند. البته در این روش هیچ امکانی برای کنترل و اندازه‌گیری جریان حفاظتی و محاسبه میزان حفاظت حاصله وجود ندارد و دوام مورد انتظار آند باید تخمین زده شود. البته هیچ مشکل قابل توجهی به وجود نخواهد آمد، چرا که تجهیزاتی از این نوع (مبدل‌های حرارتی) معمولاً به‌منظور بازرسی در فواصل زمانی منظم و تحت هر شرایطی از سرویس خارج و باز می‌شوند. بر اساس یک تخمین سرانگشتی به هر فوت مربع از سطح فلزی که در معرض خوردگی قرار داد (غیر از تیوبها) باید ۱۰ میلی‌آمپر جریان برسد، مقداری که ممکن است بعدها بر اساس تجربه تغییر کند.

میزان جریان خروجی از هر آند بیشتر به قابلیت هدایت الکتریکی آب بستگی دارد. که آن را نیز به نوبه خود پس از انجام آنالیز شیمیایی می‌توان با تعیین میزان کل ذرات جامد محلول (TDS) تخمین زد و از آنجا که این اطلاعات به سادگی قابل دسترسی هستند این روش ساده ترین روش تخمین می‌باشد. برای مثال اگر از یک میله منیزیمی ۳۱۵/۱ اینچی استفاده کنیم میزان جریان خروجی را به طور تخمینی می‌توان از رابطه‌ی زیر به دست آورد و سپس می‌توان دوام تقریبی‌ آند را تخمین زد و مبدل حرارتی باید پس از سپری شدن نصف عمر تخمین زده‌شده برای آند، به منظور بازرسی از سرویس خارج گردیده و باز شود (مگر آنکه طبق برنامه برای تعمیرات اساسی زمان‌بندی‌شده زودتر از این زمان باز شود) و میزان مصرف (از دست رفت) آند توسط بازرسی چشمی یا وزن کردن تعیین گردد. و این بار تخمین دقیق‌تر و به واقعیت نزدیک‌تر خواهد بود.

در سالیان اخیر استفاده از آندهای قالبی که به وسیله ی پیچ و مهره به صفحات مسطح فولادی بسته می‌شوند معمول شده است. در این حالت برای جلوگیری از برقراری جریان الکتریکی بیش‌ازحد به سطح دقیقا مجاور اند و از دست رفت بیش ‌از حد آند به واسطه‌ی برقراری این جریان، یک صفحه‌ی لاستیکی در زیر آند قرار داده می‌شود (بین آند و بستر آن). در مواردی چون آب دریا که مقاومت الکتریکی آب پایین است معقول‌ترین کار این است که میزان جریان خروجی از سطح اند را محدود نماییم، برای این منظور اغلب از واشرهایی که عایق الکتریکی می‌باشند در زیر مهره‌ی نگهدارنده ی آند بر روی سطح فولادی استفاده می‌شود و بدین‌وسیله با کاهش میزان جریان الکتریکی خروجی از آند دوام آن و طول مدت حفاظت سطوح فولادی بیشتر می‌شود.     

در ادامه پست قبلی در خصوص انتخاب کد مناسب پایپینگ از بین انتشارات B31، به توضیح ادامه ی بندهای این استاندارد می پردازیم .

Refrigeration Piping & Heat Transfer Components:B31.5 

این بخش شامل سیستم لوله کشی و اجزا انتقال حرارت شامل سردکننده ها و خنک کننده ثانوی است مثل آب که گاهی به عنوان خنک کننده ثانوی استفاده می شود. 5.B31 برای این موارد کاربرد دارد:  سرد کننده ها و خنک کننده های ثانوی  اجزا انتقال حرارت نظیر چگالنده ها Condensers و تبخیر کننده ها Evaporators  بدون محدودیت فشار -320°F (-190°C) از باالتر دمای

Gas Transportation & Distribution Piping Systems: B31.8

این بخش شامل خطوط لوله گاز است که عمدتا انتقال گاز طبیعی از منابع را به مصرف کننده های نهایی بر عهده دارد . 8.B31 در موارد زیر کاربرد دارد.  خط لوله انتقال گاز طبیعی دریایی و خشکی  خطوط لوله جمع آوری  سیستم توزیع گاز  لوله کشی بین ایستگاه های کمپرسور، تنظیم کننده های فشار و اندازه گیری  بدون محدودیت فشار -29 to 232°C (-20 to 450°F) بین دمای

 Building Services Piping: B31.9 

این بخش سیستمهای لوله کشی صنایع، مراکز تحقیقاتی، تجاری و مکانهای عمومی و مجموعه های مسکونی را پوشش می دهد .کد 9.B31 در این موارد کاربرد دارد .  لوله کشی برای آب، حاللهای ضد یخ برای گرما و سرما، بخار و بخار مایع، هوا، مایعات … و دیگر مایعات غیر سمی، سیالهای غیر آتش گیر بشرطی که از شرایط زیر تجاوز نکند: بدنه ضخامت) 12.7 mm) 0.500 in. و NPS 42(DN 1050) کربنی فوالد های لوله  بدنه ضخامت)12.7 mm) 0.500 in. و NPS 24(DN 600) نزن زنگ فوالد های لوله  NPS 12(DN 300) آلومینیومی های لوله   لوله های مسی و برنزی ( 300 DN(12 NPS و تیوبهای مسی از قطر 308mm NPS 24(DN 600) ترموپالستیک های لوله  NPS 24(DN 600) چدنی های لوله   لوله های ترموپالستیک رزینی تقویت شده (600 DN(24 NPS  محدودیت های فشار و دما  فشار کمپرسور هوا، بخار و بخار مایع شده تا psi 150  دمای بخار و بخار مایع شده از دمای محیط تا C°186  گازهای دیگر از دمای 18 -تا C°93  فشار مایعات تا psi 350 و دمای 18 -تا C°121 1 bar تا خال   لوله هایی که مستقیم به دیگهای آبگرمی متصل می شوند که بر اساس IV. Sec ASME ساخته شده اند

Slurry Transportation Piping Systems: B31.11 

لوله های انتقال مواد معلق در آب Slurry Aqueous بین سایتها و ترمینالها و درون ترمینالها تحت پوشش این بخش قرار دارند . کاربرد 11.B31 در موارد زیر است .  لوله های انتقال مواد معلق در آب نباید خطرناک باشند  لوله های بین پمپ ها و ایستگاه های تنظیم  بدون محدودیت فشار -29 to 121°c بین دمای  کد 11.B31 لوله های تاسیسات جانبی نظیر آب، هوا، بخار، سیستمهای روغنکاری ، گاز و سوخت را پوشش نمی دهد

. Hydrogen Piping & Pipelines: B31.12 

این کد برای سیستم لوله کشی هایی کاربرد دارد که در معرض گاز یا مایع حاوی هیدروژن هستند. این کد هم چنین خطوط لوله ای را پوشش می دهد که در معرض گاز هیدروژندار هستند. این کد لوله هایی را که از اولین فلنج مخازن تحت فشار و دستگاه ها شروع می شوند را در بر می گیرد.

کدها و استانداردهای دیگر Piping

برخی از کدهای سیستمهای لوله کشی در ذیل لیست شده اند. فقط باید توجه کرد که بسیاری از کدها و استانداردهای لوله کشی در اینجا نیامده اند

: NFPA 54/ANSI Z223.1

Code Gas Fuel National لوله کشی برای سوخت از نقطه تحویل تا محل مصرف و اتصال به هر یک از دستگاه های مصرف کننده

NFPA Fire Protection Standards  لوله کشی سیستمهای ضد آتش که از آب ، دی اکسید کربن، هالون، فوم، مواد شیمیایی خشک و تر استفاده می کنند

. NFPA 99 Health Care Facilities  سیستم لوله کشی گازهای طبی و آزمایشگاهی NFPA 85 Boiler & Combustion Systems Hazards  سیستم لوله کشی انتقال مواد سوختی نظیر ذغال سنگ پودری، گاز یا ترکیباتی نفتی. انتقال ذغال سنگ از معدن یا منبع تحویل به مشعلها

Building & Plumbing Codes و International Association of Plumbing & Mechanical Officials (IAPMO) توسط (ICC(Council Code International برای آب سرد و گرم قابل شرب و سیستمهای فاضالب و تخلیه تدوین شده است .