مبدل حرارتی پوسته و لوله

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 ودرون 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 رابه 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 مبدلها 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 شاملتعدادی 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 برخوردکنند 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 پوستهجریان خواهد داشت.

ALFA LAVAL

دو سیال می توانند در دو فاز و درجهات نا همسو حرکت کنند. یک مبدل حرارتی پوسته و لوله از چهار قسمت اصلی تشکیل شدهاست : هدر جلویی : قسمت ورودی سیال به داخل تیوب های مبدل می باشد. هدر پشتی : قسمت خروجی سیال از مبدل برایمبدل های یک گذر وقسمت 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 مخازنتحت 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 :

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

C : برای فرآیندهای عمومی و تجاری مورد استفاده قرار می گیرد.

B :  فرآیندهای شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد.

انواع مختلف مبدل های پوسته و لوله

•  حرارتی پوسته و لوله به سه دسته زیر تقسیم می شوند :
•  با تیوب شیت ثابت (Fixed Tube Sheet Exchanger)
•  با لوله های U شکل (U – Tube Exchanger)
•  یک سر شناور (Floating Head Heat Exchanger)