シェルとチューブ熱交換器は,チューブ束を含む圧力容器である. 1つの液体がチューブ (チューブ側) を通って流れ,2番目の液体が殻内のチューブを周回している間 (殻側)熱エネルギーが2つの流体の間に混じらないように通ってきます. これらは高圧の業界標準です.高温工業用用途にも使えます.
このメカニズムはコンベクションと伝導に依存しています
流量分離:液体は管壁によって物理的に分離されます.
熱交換: 熱が熱い液体から冷たい液体へ 管壁を通って移動します
トルブルンスの増強: 殻の内部には金属のバッフルがあり,殻側流液がチューブをジグザグのパターンで流れます.これはトルブルンスを増加させます.これは,ラミナリー流量と比較して熱伝送率を大幅に改善します..
流程の取り決め:
同流: 液体は同じ端から入って同じ方向に流れます
逆流: 液体は反対方向に流れ,一般的により高い熱効率を達成する.
これらの要素を理解することは,ユニットの選択や維持に不可欠です.
"チューブバンドル"は,直線型またはU型チューブからなるコアコンポーネントである.
シェル: シェルサイドの液体を含む円筒形外殻.
チューブシート:チューブを固定し,チューブ側とシェル側流体を分離するプレート.
バッフル: 内部プレートでチューブを支え,振動を防止し,熱伝達を最大化するために液体の流れを直接します.
ヘッダー (前側と後側): 管側流体を束の内外へ導いた端にある室.
TEMA (チューブル交換器製造者協会) とASMEコードは,次のような主要な機械配置を定義する.
| デザインタイプ | 主要 な 特徴 | 最適な使用例 |
|---|---|---|
| 固定チューブシート | 管のシートは,殻に永久に溶接されています. | 低温から中温の温度差 低コスト |
| ユーチューブ | 管は"U"の形に曲がり,1つの管状に固定されます. | 高熱膨張性アプリケーション 取れるバンドル |
| フローティングヘッド | 1つのチューブシートは固定され,1つは移動します (浮遊します) | 高温/高圧差分器; 清掃のために完全に取り除くことができます. |
耐久性:極端な圧力 (> 300bar) と高温 (> 400 °C) に耐える.
汎用性:液体,ガス,相変化媒体 (凝縮/蒸発) で動作する.
維持可能性: Uチューブと浮き頭型の設計により,内部検査と機械清掃が可能です.
信頼性: 数十年の標準化技術 (TEMA/ASME) によって,予測可能で安全です.
フットプリント:プレート熱交換機よりも大きく重く
汚れ:スケーリングに敏感で,バフル/チューブ幾何学の注意深く維持が必要です.
効率性: 一般的には,プレート設計と比較して,容量単位あたりの熱伝送効率が低い.
Q: シェルとチューブ交換機はASMEコードに準拠していますか?
A: はい.これらのユニットの設計と製造は,工業環境における構造的整合性を確保するために,ASMEボイラーおよび圧力容器コード (第8節) とTEMA規格によって管理されています.
Q: プレート熱交換器よりも シェルとチューブを いつ選ぶべきですか?
A: 非常に高圧,高温,危険な液体で 頑丈な封じ込めを必要とする場合薄いプレートチャネルが詰まりやすいような高汚れ状態.
Q: シェル内のバフルの目的は?
A: バフルは2つの目的があります. 支柱構造として機能し,チューブが落ちたり振動したりするのを防ぎます (疲労漏れの原因になります) そして,渦巻を増加させます.熱抽出を最大化するために,殻側の液体をチューブを通して渦巻かせる.
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