โครงสร้างหลักของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเชลล์และท่อ

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเชลล์และท่อเป็นอุปกรณ์ถ่ายเทความร้อนในอุตสาหกรรมที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย โครงสร้างหลักประกอบด้วยส่วนประกอบสำคัญ 5 อย่างดังนี้:

1. เชลล์

   ทำหน้าที่เป็นภาชนะรับแรงดันภายนอก ออกแบบมาเพื่อทนต่อแรงดันภายใน

   จัดเตรียมทางเดินสำหรับของไหลด้านเชลล์

   โดยทั่วไปทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนหรือสแตนเลสสตีลที่มีความแข็งแรงสูง เพื่อความปลอดภัยภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง

2. ชุดท่อ

   ประกอบด้วยท่อแลกเปลี่ยนความร้อนหลายร้อยท่อที่จัดเรียงขนานกัน (เส้นผ่านศูนย์กลางท่อทั่วไปมีตั้งแต่ 19–25 มม. โดยมีความยาวสูงสุดถึง 6 เมตร)

   ทำหน้าที่เป็นสื่อกลางหลักสำหรับการถ่ายเทความร้อนและเป็นส่วนหลักของการแลกเปลี่ยนความร้อน

   รูปแบบการจัดวางท่อโดยทั่วไป ได้แก่ การจัดเรียงแบบสามเหลี่ยม สี่เหลี่ยม หรือแบบวงกลม ซึ่งมีอิทธิพลโดยตรงต่อพื้นที่ถ่ายเทความร้อนและลักษณะการไหลของของไหล

3. แผ่นท่อ

   ติดตั้งที่ปลายทั้งสองด้านของเชลล์เพื่อรองรับและปิดผนึกชุดท่อ

   แยกของไหลด้านท่อและด้านเชลล์เพื่อป้องกันการผสม

   รับประกันความสมบูรณ์ของโครงสร้างและการปิดผนึกระหว่างชุดท่อและเชลล์

4. หัว (ฝาครอบปลาย / ฝาครอบช่อง)

   ตั้งอยู่ที่ปลายทั้งสองด้านของเชลล์ ให้ฟังก์ชันการปิดผนึก

   สร้างพื้นที่อิสระสำหรับของไหลด้านท่อและด้านเชลล์

   รับผิดชอบในการกระจายและควบคุมทางเข้าและทางออกของของไหลด้านท่อ

   อำนวยความสะดวกในการประกอบ ถอดประกอบ ทำความสะอาด และบำรุงรักษาอุปกรณ์

5. แผ่นกั้น (แผ่นกั้น)

   ติดตั้งในแนวตั้งฉากกับชุดท่อ โดยทั่วไปในการออกแบบแบบแบ่งส่วน (เช่น แบบแบ่งส่วนเดียว) หรือแบบวงกลม

   นำของไหลด้านเชลล์ให้เปลี่ยนทิศทางหลายครั้ง สร้างรูปแบบการไหลแบบเกลียวหรือรูปตัว Z

   เพิ่มความปั่นป่วน 3–5 เท่า ปรับปรุงค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน 2–3 เท่า

   ในเวลาเดียวกัน ให้การรองรับทางกลไกแก่ชุดท่อ ป้องกันการสั่นสะเทือนและการงอ

ส่วนประกอบหลักเหล่านี้ทำงานร่วมกันเพื่อให้ของไหลร้อนและเย็นไหลผ่านช่องด้านท่อและด้านเชลล์ตามลำดับ ทำให้เกิดการถ่ายเทความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพผ่านผนังท่อ ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะของกระบวนการ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเชลล์และท่อสามารถกำหนดค่าได้ในรูปแบบโครงสร้างต่างๆ เช่น การออกแบบแผ่นท่อแบบคงที่ หัวลอย หรือท่อรูปตัว U เพื่อให้เหมาะกับสภาพการทำงานที่แตกต่างกัน