เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเชลล์และท่อทำงานอย่างไร

แนวคิดและการทำงานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและแบบท่อค่อนข้างเรียบง่ายและขึ้นอยู่กับการไหลและการสัมผัสทางความร้อนของของเหลวสองชนิด ชื่อของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและแบบท่อทำหน้าที่เป็นคำอธิบายของกระบวนการ ซึ่งก็คือการแลกเปลี่ยนอุณหภูมิระหว่างของเหลวสองชนิด ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ของไหลที่ให้ความร้อนหรือร้อนจะไหลไปรอบๆ ของไหลเย็น และถ่ายเทความร้อนไปในทิศทางของการไหลของของไหลเย็น

ในสถานการณ์ใดๆ ที่วัสดุสองชิ้นสัมผัสกัน จะมีการแลกเปลี่ยนหรือถ่ายเทความร้อนผ่านพื้นผิวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า กระบวนการของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและแบบท่อจะมีพื้นที่สำหรับของเหลวสองชนิดในการแลกเปลี่ยนหรือถ่ายเทความร้อนผ่านโลหะที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า

ในกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ ของไหลตัวหนึ่งจะไหลผ่านท่อในขณะที่ของเหลวอีกตัวหนึ่งจะไหลผ่านเปลือก ในแผนภาพด้านล่าง ซึ่งเป็นของเปลือกท่อตรงและตัวแลกเปลี่ยนความร้อนของท่อ ช่องเข้าของเปลือกสำหรับของเหลวในเปลือกที่จะเข้าไปอยู่ที่ด้านบนโดยช่องเข้าสำหรับของไหลในท่อที่มุมขวาล่าง

ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและแบบท่อมีสองส่วนหรือสองส่วน: ฝั่งเปลือกและด้านท่อ เมื่อทำงานกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ สิ่งสำคัญคือต้องตัดสินใจว่าของไหลร้อนจะเข้าด้านใดและของไหลเย็นจะเข้าด้านใด การตัดสินใจนี้เรียกว่าการจัดสรรของเหลว

เมื่อความดันระหว่างของเหลวแตกต่างกัน น้ำมันความดันล่างจะเข้าสู่ทางเข้าของเปลือกเนื่องจากท่อได้รับการออกแบบให้รองรับแรงดันสูง

ด้านเชลล์

เมื่อพิจารณาการไหลของของเหลวสำหรับด้านเปลือก สิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่าเปลือกมีราคาแพงกว่าในการผลิตมากกว่าท่อ และทำความสะอาดได้ยากกว่า ด้านเปลือกมีแผ่นกั้นที่ควบคุมการไหลของของไหลผ่านมัดท่อ

ของเหลวหนืดและของไหลที่มีอัตราการไหลสูงจะถูกประมวลผลผ่านด้านเปลือก ซึ่งมีความปั่นป่วนเพิ่มขึ้นและค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนเพิ่มขึ้น ซึ่งนำไปสู่การถ่ายเทความร้อนที่ดีขึ้น โดยปกติการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิขนาดใหญ่จะดำเนินการที่ด้านเปลือก

ด้านท่อ

ความจำเป็นที่ฝั่งท่อคือต้องสร้างกระแสน้ำเชี่ยว ซึ่งทำได้โดยการติดตั้งเทอร์บูเลเตอร์ภายในท่อผ่านรูในแผ่นท่อ เช่นเดียวกับความปั่นป่วนในเปลือก ความปั่นป่วนในท่อจะเพิ่มความสามารถในการถ่ายเทความร้อน หน้าที่รองของเครื่องปั่นปั่นคือการรักษาด้านในของท่อให้สะอาดและไม่เปรอะเปื้อน ท่อมีความปั่นป่วนและแรงดันตกคร่อมต่ำกว่าและให้การไหลที่คล่องตัว

ผ่าน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและแบบท่อสามารถมีหนึ่ง, สอง, สี่, หกหรือแปดรอบ ซึ่งเขียนว่า 1-1, 1-2, 1-4 และอื่นๆ ตัวเลขแรกคือจำนวนกระสุน ตัวเลขที่สองคือจำนวนรอบ จำนวนรอบคือจำนวนครั้งที่ของไหลผ่านของไหลในเปลือก ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบผ่านครั้งเดียว ของไหลจะผ่านเปลือกหนึ่งครั้ง เมื่อจำนวนรอบเพิ่มขึ้น ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนจะเพิ่มขึ้น

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ

ดังที่เห็นในภาพกราฟิก ของไหลเย็นจะไหลผ่านท่อหรือทางเข้าของเปลือก และถูกให้ความร้อนโดยการให้ความร้อนแบบนำไฟฟ้าในท่อ จากนั้นจะออกจากการประมวลผล ภาพด้านล่างเป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อแบบสองรอบ

การไหลแบบปั่นป่วนในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและแบบท่อจะเพิ่มอัตราการถ่ายเทความร้อนและหลีกเลี่ยงการเปรอะเปื้อนในท่อและผนังเปลือก การไหลเชี่ยวอย่างต่อเนื่องมีผลในการทำความสะอาดตัวเองซึ่งทำให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพที่ต่อเนื่องและเหมาะสมที่สุด แผ่นกั้นที่ควบคุมการไหลในเปลือกจะสร้างความปั่นป่วน ในขณะที่ตัวปั่นป่วนที่ติดตั้งในท่อจะทำให้เกิดความปั่นป่วน

กระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อนได้รับการอำนวยความสะดวกโดยการสัมผัสความร้อนระหว่างของเหลวทั้งสองที่มีอยู่ในเปลือกและท่อ ของเหลวตัวหนึ่งปล่อยให้เย็นลงในขณะที่อีกตัวทำให้อุ่นขึ้นหรือร้อนขึ้น