Ο εναλλακτής θερμότητας με κελύφος και σωλήνα (Shell and tube heat exchanger) ονομάζεται επίσης εναλλακτής θερμότητας με σωλήνα. Είναι ένας εναλλακτής θερμότητας μεσοτοίχων με την επιφάνεια του τοίχου που είναι κλειστή στον σωλήνα στο περίβλημα ως επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας. Αυτή η δομή του εναλλακτή θερμότητας είναι πιο απλή, μπορεί να κατασκευαστεί με διαφορετικά δομικά υλικά (κυρίως μεταλλικά υλικά), μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε υψηλή θερμοκρασία και υψηλή πίεση, είναι ο πιο ευρύ τύπος εφαρμογής σήμερα.

Δομή

Ο εναλλακτής θερμότητας σωλήνων αποτελείται από εξαρτήματα όπως το περίβλημα, ο σωλήνας μετάδοσης θερμότητας, ο πίνακας σωλήνων, η πλάκα διάπλωσης (πλάκα) και το κιβώτιο σωλήνων. Το περίβλημα είναι κυρίως κυλινδρικό, εξοπλισμένο με σωλήνες, οι δύο άκρες των σωλήνων είναι στερεωμένες στον πίνακα σωλήνων. Δύο είδη υγρών για την ανταλλαγή θερμότητας, ένα από τα οποία ρέει μέσα στον σωλήνα, γνωστό ως υγρό σωλήνας. Ένας άλλος τύπος ροής έξω από τον σωλήνα, γνωστός ως ρευστό κελύφους, για να αυξηθεί ο συντελεστής μετάδοσης θερμότητας του εξωσωλήνα ρευστού, συνήθως εγκαθίσταται αρκετά φράγματα στο κελύφος. Ο φραγμός μπορεί να αυξήσει την ταχύτητα του υγρού του κέλυφους, αναγκάζοντας το υγρό να περάσει πολλές φορές οριζόντια μέσω του σωλήνα, αυξάνοντας τον βαθμό αναταραχής του υγρού. Οι σωλήνες εναλλαγής θερμότητας μπορούν να τοποθετηθούν σε ισογόνιο τρίγωνο ή τετράγωνο. Η ισόγωνη τριγωνική διάταξη είναι πιο συμπαγής, η εξωτερική ροή του σωλήνα είναι υψηλή και ο συντελεστής μετάδοσης θερμότητας είναι μεγάλος. Η τετράγωνη διάταξη είναι εύκολη για καθαρισμό έξω από το σωλήνα και είναι κατάλληλη για υγρά εύκολα κλιμακωτά.

FPR πλωτός εναλλακτής θερμότητας

FPR πλωτός εναλλακτής θερμότητας

Κάθε σωλήνας που περνά από το υγρό ονομάζεται μια διαδικασία. Κάθε διάβαση από το κέλυφος ονομάζεται ένα κέλυφος. Το εικονίδιο ενός εναλλακτή θερμότητας μονού κύκλου μονού σωλήνα, γνωστό ως εναλλακτής θερμότητας τύπου 1-1. Για να αυξηθεί η ταχύτητα του υγρού στο εσωτερικό του σωλήνα, μπορεί να ρυθμιστεί ένα διαχωρισμό στο εσωτερικό των δύο άκρων του σωλήνα, χωρίζοντας τους σωλήνες σε διάφορες ομάδες. Έτσι, το ρευστό περνά μόνο μερικά σωλήνες κάθε φορά και, ως εκ τούτου, ταξιδεύει και επιστρέφει πολλές φορές μέσα στο σωλήνα, αυτό ονομάζεται πολυαγωγή. Ομοίως, για να αυξηθεί η ταχύτητα ροής έξω από τον σωλήνα, μπορεί επίσης να εγκατασταθεί κατακόρυφος φραγμός στο κέλυφος, αναγκάζοντας το ρευστό να περάσει πολλές φορές από τον χώρο του κέλυφους, γνωστό ως διάστημα πολλών κέλυφων. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πολλαπλές εφαρμογές και σε πολλαπλές εφαρμογές.

Τύπος

Ο εναλλάκτης θερμότητας σωλήνα εξαιτίας της διαφορετικής θερμοκρασίας του εσωτερικού και εξωτερικού ρευστού του σωλήνα, η θερμοκρασία του περιβλήματος του εναλλάκτη θερμότητας και της δέσμης σωλήνων είναι επίσης διαφορετική. Εάν οι δύο θερμοκρασίες διαφέρουν πολύ, θα δημιουργηθεί μεγάλη θερμική πίεση μέσα στον εναλλακτή θερμότητας, προκαλώντας τον σωλήνα να κάμπει, να σπάσει ή να τραβήξει από τον πίνακα. Ως εκ τούτου, όταν η διαφορά θερμοκρασίας του σωλήνα και του κεφαλαίου υπερβαίνει τους 50 ° C, πρέπει να ληφθούν κατάλληλα αντισταθμιστικά μέτρα για τη μείωση της θερμικής πίεσης. Ανάλογα με τα αντισταθμιστικά μέτρα, οι εναλλακτές θερμότητας σωλήνων μπορούν να χωριστούν στους ακόλουθους κύριους τύπους:

① Σταθερή πλακέτα σωλήνων και των δύο άκρων των σωλήνων εναλλάκτη θερμότητας ενσωματώνεται με το περίβλημα, η δομή είναι απλή, αλλά είναι κατάλληλη μόνο για την μικρή διαφορά θερμοκρασίας κρύου και ζεστού ρευστού, και το περίβλημα δεν απαιτεί μηχανικό καθαρισμό κατά τη λειτουργία εναλλαγής θερμότητας. Όταν η διαφορά θερμοκρασίας είναι ελαφρώς μεγαλύτερη και η πίεση του κέλυφους δεν είναι πολύ υψηλή, ένας ελαστικός δακτύλιος αντιστάθμισης μπορεί να τοποθετηθεί στο κέλυφος για να μειωθεί η θερμική πίεση.

② πλωτό κεφάλι εναλλάκτη θερμότητας σωλήνας στο ένα άκρο του σωλήνα μπορεί να πλέει ελεύθερα, μειώνοντας τη θερμική πίεση. Και ολόκληρος ο σωλήνας μπορεί να αφαιρεθεί από το περίβλημα για να διευκολύνει τον μηχανικό καθαρισμό και την επισκευή. Η εφαρμογή των πλωτών εναλλακτών θερμότητας είναι ευρεία, αλλά η δομή είναι πιο περίπλοκη και ακριβή.

Κάθε σωλήνας εναλλαγής θερμότητας είναι καμπτό σε σχήμα U, και τα δύο άκρα είναι σταθεροποιημένα σε δύο περιοχές πάνω και κάτω από την ίδια πλακέτα σωλήνων, με τη βοήθεια του διαχωρισμού στο εσωτερικό του κουτιού σωλήνων σε δύο δωμάτια εισαγωγής και εξόδου. Αυτός ο εναλλακτής θερμότητας μειώνει το θερμικό άγχος, η δομή είναι απλότερη από την πλωτή κεφαλή, αλλά η διαδικασία δεν καθαρίζεται καλά.

Ο εναλλακτής θερμότητας ταινίας στρόφουλης υιοθετεί μια νέα μέθοδο μεταφοράς θερμότητας ταινίας στρόφουλης, με την αλλαγή της κατάστασης κίνησης του ρευστού για να αυξήσει τη μεταφορά θερμότητας, όταν το μέσο περνά από την επιφάνεια του σωλήνα στρόφουλης, πλύνει την επιφάνεια του σωλήνα, με αποτέλεσμα την αποδοτικότητα της Μέχρι και 10000W/m2 ℃. Την ίδια στιγμή, αυτή η δομή επιτυγχάνει την αντοχή στη διάβρωση, την αντοχή στη θερμοκρασία, την αντοχή στην πίεση και τη λειτουργία λιγότερης κλίμακας. Άλλοι τύποι εναλλακτών θερμότητας το ρευστό κανάλι είναι σε μορφή σταθερής κατεύθυνσης ροής, σχηματίζοντας περιστροφική ροή στην επιφάνεια του σωλήνα εναλλαγής θερμότητας και μειώνοντας τον συντελεστή εναλλαγής θερμότητας.

Σύμφωνα με τα στοιχεία της προώθησης του εξοπλισμού εναλλαγής θερμότητας, το χαρακτηριστικό του εναλλακτή θερμότητας ταινίας στρόφουλου είναι η οικονομική ενοποίηση. Λαμβάνοντας υπόψη τη σχέση ροής μεταξύ των σωλήνων εναλλαγής θερμότητας, των σωλήνων εναλλαγής θερμότητας και του περιβλήματος, δεν χρησιμοποιείται η πίνακα διάπληξης για να εξαναγκάσει την αναταραχή, αλλά με τη φυσική επώθηση του σχηματισμού εναλλακτικής ροής σπείρων μεταξύ των σωλήνων Η άκαμπτη και ευέλικτη διαμόρφωση των σωλήνων εναλλαγής θερμότητας είναι καλή και δεν συγκρούονται μεταξύ τους, ξεπερνώντας τόσο το πρόβλημα που προκαλείται από τη σύγκρουση μεταξύ των πλωτών εναλλακτών θερμότητας δίσκου όσο και τη μείωση του προβλήματος εύκολης κλίμακας των συνηθισμένων εναλλακτών θερμότητας.