لوله تبادل حرارتی

مبدل های حرارتی پوسته و لوله می توانند در دماهای بالاتر کار کنند.
طرح‌های پوسته و لوله برای تفاوت‌های دمایی زیاد، به‌ویژه هنگام استفاده از سبک u-tube بسیار مؤثر هستند. بسته نرم افزاری u-tube در مبدل حرارتی فقط به یک صفحه لوله ثابت می شود و به بسته نرم افزاری لوله اجازه می دهد در نتیجه اختلافات حرارتی منبسط و منقبض شود. لوله های مستقیم همچنین می توانند با استفاده از درزهای انبساط با اختلاف دمای زیاد مقابله کنند.

مبدل های حرارتی پوسته و لوله می توانند فشارهای عملیاتی بالاتری را تحمل کنند.
مبدل‌های حرارتی پوسته‌ای و لوله‌ای به دلایل مختلف اغلب برای فشارهای کاری بالاتر در مقایسه با مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای و قاب مناسب‌تر در نظر گرفته می‌شوند. اولاً، طراحی پوسته و لوله ذاتاً ساختاری مستحکم و مستحکم را ارائه می دهد که می تواند با لوله های با اندازه های مختلف و ضخامت پوسته ساخته شود. کاهش قطر لوله ها و افزایش ضخامت پوسته از گزینه های رایج برای افزایش فشارهای عملیاتی می باشد.

تمیز کردن و نگهداری مبدل های حرارتی پوسته و لوله آسان تر است.
در یک مبدل حرارتی پوسته و لوله، دسترسی به لوله ها امکان تعمیر و نگهداری ساده را فراهم می کند. به جای جدا کردن تعداد زیادی از صفحات جداگانه و واشرهای مربوط به آنها، مانند طراحی صفحه و قاب، به سادگی کاپوت (ها) را برای دسترسی به لوله ها جدا می کنید. گذرگاه های بزرگتر در لوله ها نیز حذف زباله ها را تسهیل می کند. روش‌های مختلف تمیز کردن، از جمله ابزارهای مکانیکی مانند تمیز کردن در محل (CIP) و محلول‌های شیمیایی، می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد.

مبدل های حرارتی پوسته و لوله معمولاً افت فشار کمتری را ارائه می دهند.
قطر لوله بزرگتر و طراحی باز مبدل های حرارتی پوسته و لوله، افت فشار را در سیستم به حداقل می رساند، به ویژه در کاربردهای با حجم بالا یا ویسکوز. این امر هم در بخش محصول و هم در بخش کاربردی فرآیند شما صدق می کند. این کاهش فشار می تواند به کاربر نهایی اجازه دهد تا با پمپ های کوچکتر کار کند و در هزینه انرژی صرفه جویی کند.

در اینجا برخی از متغیرهای حرارتی و محیطی کلیدی که می توانند بر اندازه مبدل حرارتی پوسته و لوله تأثیر بگذارند آورده شده است:
نرخ های جریان سیال:نرخ جریان سیالات سرد و گرم به طور قابل توجهی بر اندازه گیری تأثیر می گذارد. نرخ جریان بالاتر ممکن است نیاز به مبدل های حرارتی بزرگتر برای حفظ راندمان انتقال حرارت و در عین حال به حداقل رساندن افت فشار داشته باشد.

تغییر دمای مطلوب:تغییر دمای مطلوب سیال فرآیند (همراه با سرعت جریان آن) کل انتقال حرارت (BTUs/ساعت) مورد نیاز در واحد را تعیین می کند. یک تغییر دما کوچکتر، یا گزینه ای برای چرخش مجدد سیال فرآیند تا رسیدن به دمای مطلوب، می تواند به کاهش اندازه دستگاه کمک کند.

دمای نزدیک:دمای نزدیک به تفاوت بین دمای خروجی مطلوب یک سیال و دمای ورودی سیال دیگر اشاره دارد. دمای نزدیک به باریک نرخ انتقال حرارت را کاهش می‌دهد و به مساحت سطح بیشتری برای دستیابی به انتقال حرارت مورد نظر نیاز دارد و معمولاً اندازه و هزینه را افزایش می‌دهد.

خواص سیال حرارتی:خواص حرارتی هر دو سیال تاثیر قابل توجهی بر اندازه مبدل حرارتی دارد. اول، ظرفیت گرمایی ویژه مقدار انرژی گرمایی را که یک سیال می‌تواند حمل کند نشان می‌دهد، با ظرفیت‌های گرمایی بالاتر معمولاً طراحی فشرده‌تری را ممکن می‌سازد. رسانایی حرارتی معیاری از توانایی سیال برای دادن (یا دریافت) گرما است، با مقادیر رسانایی بالاتر معمولاً سطح (و اندازه) مورد نیاز واحد را کاهش می دهد. چگالی سیال بر نرخ جریان جرم تأثیر می گذارد، که به نوبه خود بر اندازه گیری تأثیر می گذارد. ویسکوزیته سیال اندازه گیری مقاومت سیال در برابر جریان است. سیالات با ویسکوزیته بالا به سمت جریان آرام تمایل پیدا می کنند و منجر به افت فشار بیشتر می شوند که ممکن است برای جبران نیاز به مبدل بزرگتری داشته باشد.

مشخصات طراحی:مشخصات طراحی مانند فشار و دمای عملیاتی می تواند به طور قابل توجهی بر اندازه مبدل حرارتی تأثیر بگذارد. فشارهای عملیاتی بالاتر ممکن است به مواد ضخیم‌تری نیاز داشته باشد که می‌تواند بر انتقال حرارت تأثیر منفی بگذارد (مثلاً لوله‌های دیواری سنگین‌تر).

ملاحظات کاهش فشار:افت فشار به کاهش فشار سیال در هنگام عبور از پوسته یا لوله ها به دلیل اصطکاک یا تغییر جهت اشاره دارد. این یک عامل مهم در دینامیک سیالات و سیستم های مهندسی است. در مبدل های حرارتی، افت فشار بر راندمان انتقال حرارت تأثیر می گذارد و می تواند بر عملکرد کلی سیستم تأثیر بگذارد. افت فشار بیشتر می تواند منجر به افزایش مصرف انرژی برای حفظ جریان سیال و اختلاف دما شود، که اغلب به تجهیزات بزرگتر یا تنظیمات برای حفظ شرایط عملیاتی مطلوب نیاز دارد. افت فشار بیشتر مستلزم افزایش سطح جریان است که منجر به لوله های بزرگتر یا احتمالاً قطر بزرگتر برای حفظ انتقال حرارت کارآمد می شود.

ضریب انتقال حرارت کلی:ضریب انتقال حرارت کلی یک پارامتر ترکیبی است که اثربخشی انتقال حرارت را در هر دو طرف پوسته و لوله مبدل در نظر می گیرد.