The Effect of Fouling on the Baffle Spacing of a Shell and Tube Heat Exchanger

Abstract

In this study, shell-side fouling of the shell and tube heat exchanger(STHE) designed for a textile firm was examined. The economic baffle spacing wasdetermined for clean and fouled conditions. The energy and pressure loss analysiswas performed using Bell –Deleware method. To predict the fouling thickness(FT), a prototype tube bundle was installed in the chimney of the stenter machineto expose to the exhaust gases. The FT on tubes reached to about 0.5 mm withinthree months. Fuel saving (FS) due to recovered heat and fan power consumption(FPC) due to pressure drop were calculated by assuming that FT varies linearlywith time. In the result of the cost analysis, it was seen that economic bafflespacing was affected by R value which is the ratio of unit cost of natural gas to thatof electricity but the effect of fouling on the optimum baffle spacing was notsignificant. Fouling affected optimum baffle spacing when R is greater than 15. Inthis study optimum baffle spacing was determined as 1.16 m for both fouled andclean condition, because of that R is 3.52 in Turkey at the time of the study.

Bu çalışmada, bir tekstil firması için tasarlanan gövde borulu ısı eşanjörünün gövde tarafındaki kirlenmenin etkileri incelenmiş, temiz ve kirli koşullar için ekonomik şaşırtma levhası aralığı belirlenmiştir. Enerji ve basınç kaybı analizi Bell-Deleware yöntemi kullanılarak yapılmıştır. Kirlenme kalınlığını tahmin etmek için, ramöz makinesinin bacasına egzoz gazlarına maruz kalması için bir prototip boru demeti yerleştirilmiş ve üç ay içinde borulardaki kirlenme kalınlığının yaklaşık 0.5 mm’ye ulaştığı görülmüştür. Hesaplarda, kirlenme kalınlığının zamanla doğrusal olarak değiştiği varsayılmıştır. Maliyet analizi sonucunda, ekonomik şaşırtma levhası aralığının, doğal gazın birim maliyetinin elektriğin birim maliyetine oranı olan R değerinden etkilendiği, ancak optimum şaşırtma levhası aralığı üzerinde kirlenmenin etkisinin önemli olmadığı görülmüştür. Kirlenme, R nin 15’den büyük olduğu durumlarda optimum şaşırtma levhası aralığını etkilemiştir. Çalışmanın yapıldığı zamanda Türkiye’de R değerinin 3.52 olması nedeniyle hem kirli hem de temiz durumda optimum şaşırtma levhası aralığı 1.16 m olarak belirlenmiştir.