Schelp en buis warmtewisselaar
Schelp en buizenwarmtewisselaar bestaan uit een reeks roestvrijstalen buizen. Eén set van deze buizen bevat de vloeistof die verwarmd of gekoeld moet worden. De tweede vloeistof loopt over de buizen die verwarmd of gekoeld worden, zodat deze de warmte kan leveren of de benodigde warmte kan absorberen. Een set buizen wordt de buizenbundel genoemd en kan uit verschillende soorten buizen bestaan: gewone, overlangs gevinde, enz. Buizenbundel warmtewisselaars worden meestal gebruikt voor hogedruktoepassingen (met drukken van meer dan 30 bar en temperaturen van meer dan 260°C. Dit komt omdat de shell & tube warmtewisselaars robuust zijn door hun vorm.
Er zijn verschillende thermische ontwerpkenmerken waarmee rekening moet worden gehouden bij het ontwerpen van de buizen in de shell and tube warmtewisselaar. Deze omvatten:
Buisdiameter: Het gebruik van een kleine buisdiameter maakt de warmtewisselaar zowel zuinig als compact. Het is echter waarschijnlijker dat de warmtewisselaar sneller vervuilen en de kleine afmetingen maken mechanische reiniging van de vervuiling moeilijk. Om de problemen met aangroei en reiniging te overwinnen, kunnen grotere buisdiameters worden gebruikt. Bij het bepalen van de buisdiameter moet dus rekening worden gehouden met de beschikbare ruimte, de kosten en de aard van de aangroei van de vloeistoffen.
Buisdikte: De dikte van de wand van de buizen wordt meestal bepaald om ervoor te zorgen:
Er is genoeg ruimte voor corrosie
Die stromingsgeïnduceerde trilling heeft weerstand
Axiale sterkte
Mogelijkheid om gemakkelijk reserveonderdelen op voorraad te houden
Soms wordt de wanddikte bepaald door het maximale drukverschil over de wand.
Buislengte: warmtewisselaars zijn meestal goedkoper als ze een kleinere buitendiameter en een lange buislengte hebben. Daarom wordt er meestal naar gestreefd om de warmtewisselaar zo lang te maken als fysiek mogelijk is zonder de productiecapaciteit te overschrijden. Hiervoor gelden echter veel beperkingen, zoals de beschikbare ruimte op de locatie waar de warmtewisselaar gebruikt gaat worden en de noodzaak om ervoor te zorgen dat er buizen beschikbaar zijn in lengtes die twee keer zo lang zijn als de vereiste lengte (zodat de buizen uitgenomen en vervangen kunnen worden). Men moet ook onthouden dat lange, dunne buizen moeilijk uit te nemen en te vervangen zijn.
Buisafstand: bij het ontwerpen van de buizen is het praktisch om ervoor te zorgen dat de buisafstand (d.w.z. de hart op hart afstand van aangrenzende buizen) niet kleiner is dan 1,25 keer de buitendiameter van de buizen. Een grotere buisafstand leidt tot een grotere totale buitendiameter, waardoor de warmtewisselaar duurder wordt.
Buisplooiing: dit type buizen, voornamelijk gebruikt voor de binnenbuizen, verhoogt de turbulentie van de vloeistoffen en het effect is zeer belangrijk voor de warmteoverdracht, wat tot betere prestaties leidt.
Buisopstelling: verwijst naar hoe de buizen in de schaal geplaatst zijn. Er zijn vier hoofdtypen buislay-out: driehoekig (30°), gedraaid driehoekig (60°), vierkant (90°) en gedraaid vierkant (45°). De driehoekige patronen worden gebruikt voor een grotere warmteoverdracht omdat ze de vloeistof dwingen op een meer turbulente manier rond de leidingen te stromen. Vierkante patronen worden gebruikt als er veel aangroei is en de leidingen regelmatiger moeten worden gereinigd.
Baffle-ontwerp: baffles worden gebruikt in shell and tube-warmtewisselaars om vloeistof over de buizenbundel te leiden. Ze lopen loodrecht op de schil en houden de bundel vast, zodat de buizen over een lange lengte niet doorzakken. Ze kunnen ook voorkomen dat de buizen gaan trillen. Het meest voorkomende type baffle is de segmentvormige baffle. De halfronde segmentvormige baffles zijn 180 graden ten opzichte van de aangrenzende baffles georiënteerd, waardoor de vloeistof naar boven en beneden tussen de buizenbundels stroomt. De afstand tussen de schotten is van groot thermodynamisch belang bij het ontwerp van shell-and tube-warmtewisselaars. De afstand tussen de schotten moet rekening houden met de omzetting van drukval en warmteoverdracht. Voor thermo-economische optimalisatie wordt voorgesteld om de schotten niet dichter dan 20% van de binnendiameter van de schil te plaatsen. Te dicht op elkaar geplaatste schotten veroorzaken een grotere drukval door omleiding van de stroming. Als de schotten te ver uit elkaar staan, kunnen er koelere plekken ontstaan in de hoeken tussen de schotten. Het is ook belangrijk dat de baffles dicht genoeg bij elkaar staan zodat de buizen niet doorhangen. Het andere belangrijke type baffle is de disc and donut baffle die bestaat uit twee concentrische baffles, de buitenste bredere baffle ziet eruit als een donut, terwijl de binnenste baffle de vorm heeft van een schijf. Dit type baffle dwingt de vloeistof om rond elke kant van de schijf te gaan en dan door de donut baffle, waardoor een ander type vloeistofstroom ontstaat.
Verwante referenties:
WarmtewisselaarU buigt roestvast stalen buis voor warmtewisselaarWarmtewisselaarbuisSpecificaties/normen voor warmtewisselaarbuizenWarmtewisselaars met gevinde buizen en pijpenBuizen en pijpenwarmtewisselaarsMaterialen selecteren voor warmtewisselaarbuizen met aanzienlijk drukverschil
Het verschil tussen roestvast stalen buizen en koperen buizen in Shell and Tube-warmtewisselaarVerschil in warmtewisselaar met tegengestelde en parallelle stromingCorrosiebestendigheid van aluminium voor koude platen en platen-vin-warmtewisselaarsStromingsregelingWarmtewisselaars - Buizen en pijpen NormenEen koelvloeistof voor de warmtewisselaar selecterenEen warmtewisselaar selecteren KoelluchtEen technologie voor koude platen kiezenEen koelsysteem kiezen: Omringend koelsysteem | Recirculerende koelmachine | Vloeistof-naar-vloeistof koelsysteem | Recirculerende koelmachine of vloeistof-naar-vloeistof koelsysteemEen technologie voor koude platen kiezenEen pomp kiezenEen recirculatiekoelmachine kiezenEen modulair koelsysteem kiezenEen vloeistof-naar-vloeistofkoelsysteem kiezenHoe de efficiëntie van warmtewisselaars verhogenVergelijking van typen warmtewisselaarsParallel en tegenstroomontwerp
Warmtewisselaar met direct contact
Soorten warmtewisselaars
Buizenwarmtewisselaar
Platenwarmtewisselaar – Efficiëntie en flexibiliteit
U-buis warmtewisselaar
Regeneratieve warmtewisselaar
Adiabatische wielwarmtewisselaar
Plaatvin-warmtewisselaar
Vloeibare warmtewisselaars
Fase-wisselaar
Warmtewisselaar met parallelle stroming
Tegenstroomwarmtewisselaar
Kruisstroomwarmtewisselaar
Spiraalwarmtewisselaars
Shell en Spiraal Warmtewisselaars
Gesoldeerde warmtewisselaars – Voordelen | Toepassingen | Specificaties
Titanium warmtewisselaar
Plaat en Shell-warmtewisselaar – Toepassingen | Specificatie
Blokgelaste warmtewisselaar – Toepassingen | Specificatie
Bouw
Zelfreinigend
Selectie
Verdamper en condensor van airconditioner
