بررسی مبدل حرارتی پوسته ولوله

یکی از انواع پرکاربرد مبدل های حرارتی که در صنایع فرایندی بسیار به چشم می خورد، مبدل حرارتی پوسته و لوله(به انگلیسی: Shell and tube heat exchanger) است. این تجهیز را به وفور میتوان در واحدهایی نظیر واحدهای تقطیر نفت خام و یا واحد های تولید بخار مشاهده نمود. از نام آن مشخص است که از یک مخزن تحت فشار به شکل استوانه که به آن پوسته (Shell) اطلاق میگردد و همچنین تعدادی لوله (tube) که میتوانند از جنسهای مختلف و متنوعی باشند تشکیل شده است که این لوله ها در داخل پوسته قرار دارند. مایع در داخل لوله‌ها حرکت می‌کند و بخار داغ بر روی لوله‌ها و درون پوسته جریان دارد. به علت تعداد زیاد این لوله‌ها و سطح تماس بالایی که ایجاد می‌کند، حرارت بخار به مایع داخل لوله منتقل شده و مایع را به جوش می‌آورد.

.این نوع مبدل ها در کاربردهایی که سطح تماس زیاد با فشار بالاتر از ۳۰ بار و حرارت بیشتر از ۲۶۰ درجه سانتیگراد می باشد. از نظر ساختاری ، ساختمان مبدل های حرارتی پوسته و لوله به گونه ای است که دو سیال گرم و سرد بدون اینکه بطور مستقیم بایکدیگر تماس داشته باشند از طریق دیواره فلزی لوله ها با یکدیگر تبادل حرارت میکنند. از منظری دیگر، یکی از این دو سیال در لوله ها و دیگری در اطراف لوله ها ، درون پوسته حرکت خواهد کرد که به واسطه ی سطح لوله ها از یکدیگر جدا هستند.

جریان دو سیال یکی از پارامترهای مهم در طراحی و ساخت یک مبدل پوسته و لوله است به گونه ای که اگر دو سیال در جهت موافق یکدیگر حرکت کنند به “جریان مستقیم” و اگر در خلاف جهت یکدیگر حرکت کنند به “جریان مخالف” شناخته میشوند. همانطور که پیشتر اشاره شد ، یک مبدل حرارتی پوسته و لوله از چهار قسمت اصلی تشکیل شده است :

هدر جلویی : قسمت ورودی سیال به داخل تیوب های مبدل می باشد.

هدر پشتی : قسمت خروجی سیال از مبدل برایمبدل های یک گذر و قسمت برگرداننده سیال به هدر جلویی برای مبدل های چند گذر می باشد.

تیوب باندل : که شامل تیوب، نگهدارنده تیوب، بافل، tie rods و … می باشد.

پوسته نگهدارنده تیوب باندل می باشد.

از مزایای این مبدل ها می توان به سطح تماس زیاد در حجم کم، طرح مکانیکی خوب و توزیع یکنواخت فشار و راحتی تمیز کردن تیوب ها اشاره کرد .

•