آشنایی کامل با مبدل پوسته و لوله شل اند تیوب

مبدل پوسته و لوله شل اند تیوب یکی از پرکاربرد ترین مبدل های حرارتی در صنعت است. همان طور که از نام آن مشخص است، این مبدل حرارتی از یک پوسته ( شل ) و تعدادی لوله ( تیوب ) که در داخل آن قرار دارند، ساخته شده است. اساس کار یک مبدل حرارتی بدین صورت است که دو سیال گرم و سرد می توانند بدون تماس و بدون مخلوط شدن با یکدیگر، تبادل حرارتی داشته باشند. در مبدل پوسته و لوله شل اند تیوب نیز، سیال گرم در داخل پوسته و روی لوله ها جریان داشته و سیال سرد در داخل لوله ها جریان دارد به طوری که بدون تماس با یکدیگر تبادل حرارتی دارند. در این مقاله به طور جامع با این مبدل آشنا خواهیم شد.

اجزای مبدل پوسته و لوله شل اند تیوب

به طور کلی مبدل پوسته و لوله شل اند تیوب از چند جزء مهم تشکیل شده است:

• پوسته  :

پوسته یکی از مهم ترین اجزای مبدل است، به طوری که سایر اجزای مبدل در آن قرار می گیرند. در داخل پوسته و روی لوله های داخلی، سیال گرم جریان داشته و با جریان سیال سرد در داخل لوله ها بدون تماس مستقیم، تبادل حرارتی دارد.

• لوله های داخلی  :

لوله های داخل پوسته مهم ترین قسمت مبدل را تشکیل داده و اغلب از جنس مس به دلیل داشتن ضریب انتقال حرارت بالا، ساخته می شود. سیال سرد در لوله های داخلی جریان دارد. لوله های داخلی می تواند به صورت دو سر باز در مبدل های تک پاس و دو پاس با دو تیوب شیت و به صورت U شکل در مبدل های دو پاس با یک تیوب شیت ساخته شود.

• تیوب شیت ( صفحه نگهدارنده لوله ها ) :

بسته به نوع طراحی مبدل حرارتی پوسته و لوله تیوب شیت ها در ابتدا و انتهای مبدل جاگذاری می شوند و وظیفه آن ها آب بندی و نگهداری لوله های داخلی است. در برخی مبدل های پوسته و لوله از یک تیوب شیت استفاده می گردد به طوری که یک انتهای آن لوله های داخلی به صورت U شکل ساخته می شوند و در برخی دیگر از دو تیوب شیت استفاده می گردد به طوری که لوله های داخلی دو سر باز ساخته می شود.

• بافل ها :

بافل ها صفحاتی هستند که در حد فاصل های معین در داخل پوسته و روی لوله های داخلی قرار می گیرند. وظیفه بافل ها، ایجاد جریان آشفته برای سیال داغ و همچنین ایجاد مسیر پر پیچ و خم برای به حداکثر رساندن نرخ تبادل حرارتی بین دو سیال است.

برای دریافت مشاوره رایگان و خرید انواع مبدل حرارتی در انواع پوسته و لوله، صفحه ای و هوا خنک می توانید با کارشناسان ما در واحد فروش تماس حاصل فرمایید

انواع مبدل پوسته و لوله شل اند تیوب از نظر کاربرد

به طور کلی مبدل های حرارتی پوسته و لوله بیشترین کاربرد را برای خنک کاری روغن هیدرولیک در سیستم های هیدرولیکی و برای گرمایش آب در استخر های سرپوشیده و سرباز دارند. به مبدل پوسته و لوله روغن هیدرولیک، مبدل حرارتی آب و روغن نیز گفته می شود.

• مبدل حرارتی آب و روغن: در سیستم های هیدرولیکی از جمله دستگاه های تزریق پلاستیک، روغن هیدرولیک در اثر فشار و اصطکاک دچار افزایش دما می گردد. این عامل می تواند خواص فیزیکی روغن را از بین برده و طول عمر آن را کاهش دهد. لذا در این سیستم ها از مبدل حرارتی آب و روغن استفاده می گردد.
• مبدل حرارتی استخر: در استخر ها و جکوزی برای گرمایش و حفظ دمای مناسب آب استخر از مبدل حرارتی پوسته و لوله استفاده می کنند. به طوری که هر دو سیال ورودی به مبدل حرارتی آب است؛ منتها سیال گرم از سمت آب داغ بویلر موتور خانه و سیال سرد از سمت آب استخر وارد مبدل حرارتی می شوند.

انواع مبدل پوسته و لوله شل اند تیوب از نظر ساختار  

مبدل های پوسته و لوله شل اند تیوب بر اساس ساختار داخلی به سه دسته مهم تقسیم بندی می شوند:

• مبدل پوسته و لوله تک پاس با دو تیوب شیت: در این نوع مبدل لوله های داخلی روی تیوب شیت های ابتدا و انتهای مبدل سوار شده و به صورت دو سر باز ساخته می شوند به طور که جریان سیال سرد می تواند از یک سمت وارد شده و از سمت دیگر خارج شود. همان طور که از نام این مبدل پیداست، جریان سیال سرد تنها یک بار طول مبدل پوسته لوله شل اند تیوب را طی می کند و از سمت انتهای مبدل خارج می شود. از این ساختار بیشتر در مبدل های دو لوله ای ( لوله ای ) که هر دو سیال فشار بالایی دارند، اغلب استفاده می شود. مبدل تک پاس نسبت به مبدل های دو پاس به دلیل کم بودن میزان نرخ انتقال حرارت، بازدهی پایینی دارد.
• مبدل پوسته و لوله دو پاس با یک تیوب شیت ( U شکل ): در این مبدل صرفا از یک تیوب شیت در ابتدای مبدل استفاده شده و لوله های داخلی از یک سمت روی تیوب شیت سوار شده و در سمت دیگر با حفظ پیوستگی 180 درجه خمیده شده و به سمت ابتدای مبدل برگردانده می شوند. ساختار این مبدل باعث شده، تا به آن مبدل پوسته و لوله U شکل نیز گفته شود. علت نام گذاری دو پاس برای این نوع مبدل این است که ، جریان سیال سرد از نصف لوله های داخلی عبور کرده و به سمت انتهای مبدل جریان پیدا می کند در انتها جریان سیال 180 درجه برگشت خورده و از طریق نصف دیگر لوله های داخلی به سمت ابتدای مبدل برگشت داده می شود. از معایب این طرح می توان به عدم امکان تمیزکاری فیزیکی لوله های داخلی در صورت رسوب گذاری اشاره نمود.
• مبدل پوسته و لوله دو پاس با دو تیوب شیت: این مبدل معایب دو طرح قبلی را نداشته و بیشترین کاربرد را در صنعت دارد. همان طور که از نام این مبدل پیداست، در ابتدا و انتهاب مبدل دو تیوب شیت قرار گرفته اند که لوله های مسی به صورت دو سر باز روی آن ها سوار شده اند. در این مبدل نیز جریان سیال خنک کننده از نصف لوله های داخلی در طول مبدل عبور کرده و در انتها 180 درجه چرخیده و از نصف دیگر لوله های داخلی به سمت ابتدای مبدل برمی گردد. به دلیل دو پاس بودن، این نوع مبدل نسبت به نوع تک پاس از بازدهی و نرخ انتقال حرارت بالایی برخوردار است. همچنین به دلیل دو سر باز بودن لوله های داخلی، امکان تمیز کاری فیزیکی آن ها در صورت رسوب گذاری وجود دارد و معایب مبدل دو پاس U شکل را ندارد.

انواع مبدل پوسته و لوله شل اند تیوب از نظر جهت جریان  

انواع مبدل پوسته و لوله از نظر ساختار بررسی شد و مشخص گردید که نوع دو پاس با دو تیوب شیت بیشترین نرخ انتقال حرارت را دارد. ولی جهت جریان های ورودی به مبدل نیز یکی از عوامل تعیین کننده در نرخ انتقال حرارت بین دو سیال است. مبدل پوسته و لوله شل اند تیوب، از نظر جهت جریان به دو صورت زیر تقسیم بندی می شود:

• جریان همسو ( موازی ) در مبدل پوسته و لوله

در این نوع مبدل پوسته و لوله، هر دو سیال خنک شونده و خنک کننده از یک سمت وارد شده و به صورت موازی در طول مبدل حرارتی پیش می روند. بیشترین نرخ انتقال حرارت در ابتدا و کمترین نرخ انتقال حرارت در انتهای مبدل حرارتی اتفاق می افتد. در شکل زیر به صورت شماتیک، جریان همسو و یا موازی نشان داده شده است. از این جریان همسو معمولا در مبدل های حرارتی دو لوله ای، استفاده می شود.

• جریان ناهمسو ( متقابل ) در مبدل پوسته و لوله

در این نوع مبدل حرارتی، هر کدام از سیال های خنک کننده و خنک شونده به صورت متقابل از دو سمت مبدل حرارتی وارد شده و در طول آن حرکت می کنند. در این حالت نرخ انتقال حرارت تقریبا عدد ثابتی در طول مبدل است. با این حال در جریان ناهمسو، با استناد به محاسبات و تجریه، بیشترین نرخ انتقال حرارت نسبت به جریان همسو اتفاق می افتد. در شکل زیر، شکل شماتیک یک جریان ناهسمو در مبدل حرارتی نشان داده شده است. در اغلب مبدل های حرارتی پوسته و لوله شل اند تیوب از جریان ناهمسو برای خنک کاری استفاده می شود.

محاسبه نرخ انتقال حرارت در مبدل پوسته و لوله شل اند تیوب

به طور کلی نرخ انتقال حرارت در مبدل های پوسته و لوله شل اند تیوب  توسط فرمول زیر محاسبه می شود:

که در رابطه فوق U، ضریب انتقال حرارت کلی ، A مساحت انتقال حرارت بین دو سیال و  اختلاف دمای متوسط لگاریتمی می باشد که با توجه به این که جریان همسو و یا ناهمسو باشد، نوع محاسبه متفاوت خواهد بود.

برای جریان همسو اختلاف دمای متوسط لگاریتمی به صورت زیر محاسبه می شود:

برای جریان ناهمسو، اختلاف دمای متوسط لگاریتمی به صورت زیر محاسبه می شود:

بیشتر بخوانید: مقایسه جریان همسو و ناهمسو در مبدل حرارتی 

شرکت ویرا تجهیز صنعت تولید کننده انواع مبدل پوسته و لوله شل اند تیوب 

شرکت ویرا تجهیز صنعت، به عنوان یکی از تولید کنندگان انواع مبدل پوسته و لوله شل اند تیوب سعی نموده است با کاهش هزینه های تولید و با به کار بردن مواد اولیه با کیفیت از جمله لوله های مسی برند مهر اصل تبریز در مبدل های آب و روغن، محصولات خود را با کیفیت و قیمت مناسب به صنایع، کارخانجات و اماکن ورزشی عرضه نماید.

شما می توانید برای خرید و سفارش انواع مبدل پوسته و لوله شل اند تیوب برای خنک کاری روغن یا گرمایش استخر، با کارشناسان واحد فروش ما تماس گرفته و ضمن دریافت کاتالوگ محصولات و مشاوره های لازم، کالای خود را در اسرع وقت و با هزینه پایین تر در محل خود دریافت نمایید.