مبدل حرارتی پوسته و لوله (Shell and tube heat Exchanger)

نوعی مبدل حرارتی است که کاربرد وسیعی در صنایع شیمیایی مانند واحدهای تقطیر نفت خام دارد. همان‌طور که از نام آن پیداست این مبدل از یک مخزن

استوانه‌ای شکل بزرگ (پوسته) در فشار بالا و تعدادی لوله در داخل آن تشکیل شده است. 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.

مبدل های حرارتی پوسته و لوله (shell & tube) معروفترین نوع مبدل حرارتی در صنایع و کارخانجات به خصوص صنعت پتروشیمی می باشند .این نوع مبدل

ها قابل استفاده برای سطح تماس زیاد با فشار بالاتر از 30 بار و حرارت بیشتر از 260 درجه سانتیگراد می باشد. می توان گفت که ساختمان مبدل ها شامل

تعدادی لوله است که در داخل یک استوانه قرار می گیرند و دو سیال مورد نظر که یکی سرد و دیگری گرم است، بدون اینکه بطور مستقیم با یکدیگر برخورد

کنند از طریق دیواره فلزی لوله ها با یکدیگر تبادل حرارت خواهند کرد. به عبارت دیگر یکی از این دو سیال در لوله ها و دیگری در اطراف لوله ها ، درون پوسته

جریان خواهد داشت. دو سیال می توانند در دو فاز و در جهات نا همسو حرکت کنند. 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 برای مبدل 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 .

انواع مختلف طراحی مبدل های پوسته و لوله در استاندارد بین المللی TEMA (با در نظر گرفتن استاندارد ASME, Section VIII, Division 1 برای بویلر و مخازن

تحت فشار) بیان شده است.

استاندارد بین المللی TEMA سه نوع استاندارد مکانیکی برای طراحی، ساخت و انتخاب متریال مبدل حرارتی پوسته و لوله به شرح زیر بیان کرده است :

کلاس R : این نوع طراحی مورد استفاده در فرآیندهای نفت و گاز می باشد.

کلاس C : این نوع طراحی برای فرآیندهای عمومی و تجاری مورد استفاده قرار می گیرد.

کلاس B : این نوع طراحی برای فرآیندهای شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد.

انواع مختلف مبدل های پوسته و لوله

مبدل های حرارتی پوسته و لوله به سه دسته زیر تقسیم می شوند :

مبدل های با تیوب شیت ثابت (Fixed Tube Sheet Exchanger

مبدل با لوله های U شکل (U – Tube Exchanger

مبدل های یک سر شناور (Floating Head Heat Exchanger

U-tube_heat_exchanger
Straight-tube_heat_exchanger_1-pass
Straight-tube_heat_exchanger_2-pass