مبادله گرما لوله ای و پوسته ای (Shell and Tube Heat Exchanger) یک مبادله گرما بین دیواری است که سطح لوله در محفظه به عنوان سطح انتقال گرما بسته شده است. این ساختار تبادل گرما ساده تر است، می تواند با مواد ساختاری مختلف (عمدتا مواد فلزی) ساخته شود، می تواند در دمای بالا، فشار بالا استفاده شود، در حال حاضر نوع کاربرد گسترده تر است.

ساختار

مبادله گرما لوله ای از اجزای مانند پوسته، لوله انتقال گرما، صفحه لوله، صفحه انعطاف پذیر (پنجره) و جعبه لوله تشکیل شده است. پوسته بیشتر به شکل سیلندری است، مجهز به لوله، هر دو انتهای لوله در صفحه لوله ثابت شده است. تبادل گرما دو نوع مایع سرد و گرم، یکی از جریان در داخل لوله، به نام مایع لوله؛ نوع دیگری از جریان خارج از لوله، به نام مایع پوسته، برای افزایش ضریب انتقال گرما مایع خارج از لوله، معمولا چندین پارچه در پوسته نصب می شود. پارچه می تواند سرعت مایع پوسته را افزایش دهد، مایع را مجبور می کند تا چندین بار به صورت افقی از لوله عبور کند و سطح آشفتگی مایع را افزایش دهد. لوله های تبادل گرما می توانند بر روی صفحه لوله به صورت مثلث یا مربع مساوی مرتب شوند. ترتیب مثلث مساوی جمع و جور تر، درجه حرکت مایع خارج از لوله بالا، ضریب انتقال گرما بزرگ است؛ ترتیب مربع برای تمیز کردن خارج از لوله آسان است و برای مایعات آسان مقیاس پذیر مناسب است.

مبادله گرما FPR

مبادله گرما FPR

هر لایه که از طریق لوله عبور می کند یک لوله نامیده می شود؛ هر عبور از پوسته به عنوان یک پوسته نامیده می شود. مبدل حرارتی تک لوله ای که به عنوان مبدل حرارتی نوع 1-1 شناخته می شود. برای افزایش سرعت مایع داخل لوله، می توان یک جداسازی را در هر دو انتهای لوله تنظیم کرد و لوله ها را به چند گروه تقسیم کرد. به این ترتیب، مایع تنها از طریق بخشی از لوله ها عبور می کند و در نتیجه چندین بار در داخل لوله ها سفر می کند، که چندین لوله نامیده می شود. به همین ترتیب، برای افزایش سرعت جریان خارج از لوله، می توان یک پارچه عمودی را در پوسته نصب کرد که مایع را مجبور می کند چندین بار از طریق فضای پوسته عبور کند، که به عنوان دوره چند پوسته نامیده می شود. قابلیت استفاده از چندگانه و چندگانه

نوع

مبدل گرما لوله ای به دلیل دمای مایع داخل و خارجی لوله متفاوت است، بنابراین محفظه مبدل گرما و دمای لوله نیز متفاوت است. اگر تفاوت زیادی بین دو دما وجود داشته باشد، فشار گرمایی زیادی در تبادل گرما ایجاد می شود که منجر به خم شدن، شکستن یا کشیدن لوله از صفحه می شود. بنابراین، هنگامی که تفاوت دمای لوله و پوسته بیش از 50 درجه سانتیگراد است، اقدامات جبران مناسب برای کاهش استرس حرارتی لازم است. با توجه به اقدامات جبران، تبادل گرما لوله ای می تواند به انواع اصلی زیر تقسیم شود:

لوله ای که در هر دو انتهای لوله تبادل گرما ثابت است با پوسته متصل شده است، ساختار ساده است، اما فقط برای دمای مایع گرم و سرد مناسب است، و پوسته نیازی به تمیز کردن مکانیکی ندارد. هنگامی که تفاوت دما کمی بیشتر باشد و فشار محفظه خیلی بالا نباشد، حلقه جبران انعطاف پذیر می تواند روی محفظه نصب شود تا فشار حرارتی را کاهش دهد.

② صفحه لوله ای که در یک انتهای لوله مبادله گرما شناور است می تواند آزادانه شناور شود و فشار حرارتی را کاهش دهد؛ کل لوله می تواند از محفظه خارج شود تا تمیز کردن و تعمیر مکانیکی آسان باشد. تبادل گرما شناور کاربرد گسترده تر است، اما ساختار نسبتا پیچیده تر و گران تر است.

تبادل گرما نوع U هر لوله تبادل گرما به شکل U خم شده است، هر دو انتهای آن به طور جداگانه در دو منطقه بالا و پایین یک صفحه لوله ثابت شده اند، با استفاده از صفحه داخل جعبه لوله به دو اتاق ورودی و خروجی تقسیم می شود. این مبدل گرما استرس حرارتی را کاهش می دهد، ساختار ساده تر از نوع شناور است، اما روش تمیز کردن خوب نیست.

4 مبادله گرمایی فیلم جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان تا 10000W / m2 ℃. در عین حال این ساختار مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر دما، مقاومت در برابر فشار و عملکرد کم مقیاس را به دست آورد. کانال مایع سایر انواع مبادله گرما به شکل جریان جهت ثابت است که در سطح لوله مبادله گرما جریان گردش ایجاد می کند و ضریب مبادله گرما کنگرول کاهش می یابد.

با توجه به اطلاعات "ترویج تجهیزات تبادل گرما" نشان می دهد که ویژگی تبادل گرما فیلم گرداب در یکپارچگی اقتصادی است. با توجه به رابطه جریان بین لوله تبادل گرما، لوله تبادل گرما و پوسته، بدون استفاده از مسدود کردن اجباری صفحه انعطاف، جریان گرداب را فشار می دهد، بلکه به طور طبیعی ایجاد جریان گرداب متناوب بین لوله تبادل گرما را ایجاد می کند و در صورتی که لوله تبادل گرما با یکدیگر اصطکاک نکند، نیروی لرزش مناسب را حفظ می کند. سختی و انعطاف پذیری لوله مبادله گرما به خوبی تنظیم شده است، برخورد با یکدیگر نمی کند، هم بر مشکلات ناشی از برخورد با یکدیگر بین مبادله گرما دیسک شناور غلبه می کند، و هم مشکل مقیاس آسان مبادله گرما لوله پوسته معمولی را کاهش می دهد.