Κεντρική δομή των ανταλλακτών θερμότητας με κέλυφος και σωλήνα

Ο εναλλάκτης θερμότητας τύπου κελύφους και σωλήνων είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη βιομηχανική συσκευή μεταφοράς θερμότητας. Η βασική του δομή αποτελείται κυρίως από τα ακόλουθα πέντε βασικά εξαρτήματα:

1. Κέλυφος

   Λειτουργεί ως το εξωτερικό δοχείο πίεσης, σχεδιασμένο να αντέχει την εσωτερική πίεση

   Παρέχει δίοδο ροής για το ρευστό της πλευράς του κελύφους

   Συνήθως κατασκευάζεται από χάλυβα άνθρακα υψηλής αντοχής ή ανοξείδωτο χάλυβα για να εξασφαλιστεί η ασφάλεια σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης

2. Δέσμη Σωλήνων

   Αποτελείται από εκατοντάδες παράλληλα διατεταγμένους σωλήνες εναλλαγής θερμότητας (οι συνήθεις διάμετροι σωλήνων κυμαίνονται από 19–25 mm, με μήκη έως 6 μέτρα)

   Λειτουργεί ως το κύριο μέσο για τη μεταφορά θερμότητας και αποτελεί τον κύριο χώρο θερμικής ανταλλαγής

   Τα μοτίβα διάταξης σωλήνων περιλαμβάνουν συνήθως τριγωνικές, τετράγωνες ή ομόκεντρες διατάξεις, οι οποίες επηρεάζουν άμεσα την περιοχή μεταφοράς θερμότητας και τα χαρακτηριστικά ροής του ρευστού

3. Φύλλα Σωλήνων

   Τοποθετούνται και στα δύο άκρα του κελύφους για να υποστηρίζουν και να σφραγίζουν τη δέσμη σωλήνων

   Διαχωρίζουν τα ρευστά της πλευράς των σωλήνων και της πλευράς του κελύφους για την αποφυγή ανάμειξης

   Εξασφαλίζουν δομική ακεραιότητα και στεγανοποίηση μεταξύ της δέσμης σωλήνων και του κελύφους

4. Κεφαλές (Καλύμματα Άκρων / Καλύμματα Καναλιών)

   Βρίσκονται και στα δύο άκρα του κελύφους, παρέχοντας λειτουργία σφράγισης

   Δημιουργούν ανεξάρτητους χώρους για τα ρευστά της πλευράς των σωλήνων και της πλευράς του κελύφους

   Είναι υπεύθυνες για τη διανομή και τον έλεγχο της εισόδου και της εξόδου του ρευστού της πλευράς των σωλήνων

   Διευκολύνουν τη συναρμολόγηση, την αποσυναρμολόγηση, τον καθαρισμό και τη συντήρηση του εξοπλισμού

5. Διαφράγματα (Πλάκες Διαφραγμάτων)

   Τοποθετούνται κάθετα στη δέσμη σωλήνων, συνήθως σε τμηματικά (π.χ., μονοτμηματικά) ή κυκλικά σχέδια

   Καθοδηγούν το ρευστό της πλευράς του κελύφους να αλλάζει κατεύθυνση πολλές φορές, δημιουργώντας σπειροειδή ή Z-σχηματικά μοτίβα ροής

   Ενισχύουν την αναταραχή κατά 3–5 φορές, βελτιώνοντας τους συντελεστές μεταφοράς θερμότητας κατά 2–3 φορές

   Παράλληλα παρέχουν μηχανική υποστήριξη στη δέσμη σωλήνων, αποτρέποντας τη δόνηση και την κάμψη

Αυτά τα βασικά εξαρτήματα συνεργάζονται για να επιτρέψουν στα ζεστά και κρύα ρευστά να ρέουν μέσω των καναλιών της πλευράς των σωλήνων και της πλευράς του κελύφους αντίστοιχα, επιτρέποντας την αποτελεσματική μεταφορά θερμότητας κατά μήκος των τοιχωμάτων των σωλήνων. Ανάλογα με τις συγκεκριμένες απαιτήσεις της διαδικασίας, οι εναλλάκτες θερμότητας τύπου κελύφους και σωλήνων μπορούν να διαμορφωθούν σε διάφορους δομικούς τύπους—όπως σχέδια με σταθερό φύλλο σωλήνων, με πλωτή κεφαλή ή με σωλήνα U—για να ταιριάζουν σε διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας.