Een buisbundel is een cruciaal onderdeel van een schelp- en buiswarmtewisselaar, een van de meest voorkomende soorten warmtewisselaars die in industriële toepassingen worden gebruikt. De buisbundel bestaat uit een reeks buizen waar één vloeistof doorheen stroomt, terwijl een andere vloeistof rond de buizen (aan de schelpzijde) stroomt om warmteoverdracht tussen de twee vloeistoffen te vergemakkelijken.
Het primaire warmteoverdrachtsoppervlak. Gemaakt van materialen met een hoge thermische geleidbaarheid, zoals koper, roestvrij staal, titanium of koolstofstaal, afhankelijk van de toepassing.
Vlakke platen die de buizen op hun plaats houden. Buisen worden in de buisplaten gelast, uitgezet of gerold om een lekvrije afdichting te creëren. Buisplaten scheiden de vloeistoffen aan de schelpzijde en de buiszijde.
Platen of staven die de stroming van de vloeistof aan de schelpzijde over de buisbundel leiden. Verbeteren de efficiëntie van de warmteoverdracht door turbulentie te creëren en stilstaande zones te voorkomen. Veelvoorkomende typen zijn segmentale, spiraalvormige en staafschotten.
Gebruikt om de uitlijning en afstand van de buizen te handhaven. Voorkomen trillingen en schade aan de buizen tijdens bedrijf.
Houden de schotten en de buisbundel bij elkaar. Zorgen voor structurele integriteit.
Bevinden zich aan de uiteinden van de buisbundel. Leiden de vloeistof aan de buiszijde in en uit de buizen.
Kleinere diameters verhogen de efficiëntie van de warmteoverdracht, maar kunnen leiden tot hogere drukval. Dikkere buizen worden gebruikt voor toepassingen met hoge druk.
Buisen kunnen worden gerangschikt in driehoekige, vierkante of gedraaide vierkante patronen. Driehoekige indelingen bieden een hogere efficiëntie van de warmteoverdracht, terwijl vierkante indelingen gemakkelijker te reinigen zijn.
Langere buizen vergroten het warmteoverdrachtsoppervlak, maar kunnen meer ruimte vereisen. Het aantal buizen is afhankelijk van de vereiste warmteoverdrachtsnelheid en de stromingssnelheden.
Materialen moeten compatibel zijn met de te verwerken vloeistoffen om corrosie of aangroei te voorkomen. Veelvoorkomende materialen zijn roestvrij staal, koperlegeringen, titanium en nikkel legeringen.
De afstand en het type schotten beïnvloeden de efficiëntie van de warmteoverdracht en de drukval. Segmentale schotten zijn het meest voorkomend, maar spiraalvormige schotten kunnen de drukval en trillingen verminderen.
Differentiële thermische uitzetting tussen de buizen en de schelp moet worden meegenomen om spanning en falen te voorkomen. U-buis of zwevende kop ontwerpen worden gebruikt om uitzetting op te vangen.
Buisen zijn aan beide uiteinden aan de buisplaten bevestigd. Eenvoudig en kosteneffectief, maar kan geen grote temperatuurverschillen tussen de schelp- en buiszijden aan.
Buisen zijn in een U-vorm gebogen, waardoor thermische uitzetting mogelijk is. Geschikt voor toepassingen met hoge temperatuurverschillen.
Eén uiteinde van de buisbundel is vrij om te bewegen, waardoor thermische uitzetting mogelijk is. Ideaal voor toepassingen met hoge temperaturen en hoge drukken.
Vergelijkbaar met een zwevende kop ontwerp, maar maakt het mogelijk om de gehele buisbundel te verwijderen voor onderhoud.
Condenseren van stoom uit turbines.
Verwarmen of koelen van koolwaterstoffen in raffinaderijen.
Warmteoverdracht in reactoren en destillatiekolommen.
Chillers en condensors.
Pasteurisatie- en sterilisatieprocessen.
Afzettingen op de buisoppervlakken verminderen de efficiëntie van de warmteoverdracht. Regelmatige reiniging (mechanisch of chemisch) is vereist.
Materiaalkeuze en beschermende coatings kunnen helpen corrosie te voorkomen. Inspecteer regelmatig op putjes of scheuren.
Onjuiste schotafstand of stromingssnelheden kunnen buistrillingen en falen veroorzaken. Zorg voor een correct ontwerp en bedrijf.
