مبدل های حرارتی پوسته و لوله HEX

مبدل حرارتی پوسته و لوله وسیله ای است که برای انتقال گرما بین دو سیال، اغلب مایعات و یا گازها با دماهای مختلف، استفاده می شود. این مبدل از دو جزء اصلی تشکیل شده است: پوسته و لوله. در پاراگراف های بعدی قسمت های مختلف پوسته و لوله به طور مفصل توضیح داده شده است.
1. پوسته: پوسته بیرونی ترین جزء و به طور معمول استوانه ای شکل است. شامل یک مایع است که به عنوان سیال سمت پوسته شناخته می شود. پوسته به گونه ای طراحی شده است که میتواند فشار این مایع را تحمل کند. اغلب دارای درگاه های ورودی و خروجی برای سیال سمت پوسته می باشد. بر اساس کاربرد مد نظر کارفرما، پوسته می تواند از فولاد کربنی یا فولاد ضد زنگ ساخته شود.
2. لوله ها: داخل پوسته، دسته ای از لوله ها وجود دارد که حاوی مایع دیگری هستند که به نام سیال سمت لوله شناخته می شود. لوله ها وظیفه تسهیل انتقال حرارت بین دو سیال را بر عهده دارند، به همین دلیل آنها معمولاً از موادی با رسانایی حرارتی خوب مانند مس ساخته می شوند.
3. تیوب شیت: صفحاتی هستند که انتهای بسته تیوب ها را را می بندند و اطمینان حاصل می کنند که سیال سمت لوله و سیال سمت پوسته جدا از هم باقی می مانند. تیوب شیت ها در دو انتهای پوسته قرار دارند و وظیفه پشتیبانی و محکم کردن لوله ها را نیز به عهده دارند.
4. بافل ها: بافل ها سازه هایی در داخل پوسته هستند که جریان سیال سمت پوسته را هدایت می کنند. آنها با ایجاد تلاطم در سیال، تبادل حرارت را بهبود می بخشد که باعث افزایش راندمان انتقال حرارت می شود. بافل ها سیال سمت پوسته را در سراسر لوله ها هدایت و از جریان همسو جلوگیری می کنند. این کار انتقال حرارت را با ایجاد جریان خلاف جهت بین سیال سمت پوسته و سیال سمت لوله افزایش می دهد.
5. مداربندی لوله ها: لوله ها اغلب در چند مدار در داخل پوسته قرار می گیرند. یک مدار به این معنی است که سیال فقط یک بار از لوله ها عبور می کند، در حالی که مدار های متعدد باعث می شود سیال دفعات بیشتری از لوله های داخل پوسته عبور کند و تبادل حرارت بیشتری با سیال سمت پوسته داشته باشد.
6. چیدمان لوله: لوله ها را می توان در مدل های مختلفی در الگوهای موازی، مثلثی یا مربعی، بسته به طراحی و اهداف مبدل حرارتی، مرتب کرد.
7. اصطلاح سیال سمت لوله و سمت پوسته: این اصطلاحات به سیال های دو طرف مبدل حرارتی اشاره دارد. سیال داخل تیوب ها، سیال سمت لوله است، در حالی که سیال خارج از لوله ها که در داخل پوسته جریال دارد، سیال سمت پوسته است.
در عمل، یک سیال از لوله ها عبور می کند در حالی که دیگری روی لوله های داخل پوسته جریان می یابد. گرما از طریق دیواره های لوله مبادله می شود و امکان انتقال انرژی حرارتی از یک سیال به سیال دیگر را فراهم می کند. مبدل های حرارتی پوسته و لوله به دلیل کارایی، تطبیق پذیری و توانایی کار در شرایط پر فشار به طور گسترده در صنایع مختلف مانند تهویه مطبوع، سیستم های تبرید، فرآیندهای شیمیایی و غیره استفاده می شوند.
مزایا و معایب
مبدل های پوسته و لوله به دلیل مساحت سطح انتقال حرارت زیاد، تبادل گرمایی بالایی دارند. قابلیت کار در طیف وسیعی از دماها و فشارها یکی دیگر از مزایای این مبدل های حرارتی است. از سوی دیگر، مراحل طراحی و ساخت پیچیده، هزینه تعمیر و نگهداری بالا و سرمایه اولیه بیشتر را می توان از معایب مبدل های حرارتی پوسته و لوله به حساب آورد.