Der Röhrenwärmetauscher, auch Rohrbündelwärmetauscher oder Rohrbündelwärmetauscher genannt, ist eine Art Zwischenwandwärmetauscher, der die Wandfläche eines in einem Mantel eingeschlossenen Rohrbündels als Wärmeübertragungsfläche nutzt. Es handelt sich um den typischsten Zwischenwandwärmetauscher. Nachfolgend finden Sie eine detaillierte Einführung in seine Funktionen:
Struktureller Aufbau: Er besteht hauptsächlich aus einer Hülle, einem Rohrbündel, Rohrböden und Sammlern. Der Mantel ist typischerweise zylindrisch und enthält ein paralleles Rohrbündel, wobei beide Enden des Rohrbündels an den Rohrböden befestigt sind. Um den Wärmeübergangskoeffizienten des Fluids außerhalb der Rohre zu erhöhen, werden üblicherweise eine bestimmte Anzahl quer verlaufender Leitbleche im Inneren des Mantels installiert. Gängige Arten von Leitblechen sind segment- und scheibenförmige Bauformen.
Funktionsprinzip: Innerhalb und außerhalb der Rohre strömen zwei Flüssigkeiten. Der Strömungsweg innerhalb der Rohre wird als Rohrseite bezeichnet, während der Strömungsweg außerhalb der Rohre als Mantelseite bezeichnet wird. Als Wärmeübertragungsfläche dient die Wandfläche des Rohrbündels. Die heiße Flüssigkeit überträgt Wärme durch Konvektion an die Rohrwand, und die Wärme wird dann durch die Rohrwand an die kalte Flüssigkeit auf der anderen Seite weitergeleitet, wodurch der Wärmeaustauschprozess abgeschlossen wird.
Allgemeine Klassifizierungen
Fester Rohrbodenwärmetauscher: Die Rohrböden an beiden Enden sind direkt mit dem Mantel verschweißt. Es zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau, niedrige Kosten, eine einfache Herstellung sowie eine bequeme Reinigung und Wartung der Rohrseite aus. Allerdings ist die Reinigung der Mantelseite schwierig und nach der Herstellung kommt es im Rohrbündel zu thermischen Spannungen. Wenn ein erheblicher Temperaturunterschied zwischen den Rohren und dem Mantel besteht, muss ein Kompensator am Mantel installiert werden.
Schwebekopf-Wärmetauscher: Ein Rohrboden ist zwischen dem Gehäuse und dem Rohrkasten befestigt, während sich der andere Rohrboden innerhalb des Gehäuses frei bewegen kann. Diese Konstruktion ermöglicht eine freie Wärmeausdehnung des Rohrbündels und des Mantels und eliminiert so thermische Spannungen. Das Rohrbündel lässt sich leicht entfernen und wieder installieren, was die Reinigung und Wartung erleichtert. Allerdings ist der Aufbau relativ komplex und die Anforderungen an die Abdichtung höher.
U-Rohr-Wärmetauscher: Die Wärmetauscherrohre sind U-förmig gebogen und an beiden Enden am gleichen Rohrboden befestigt. Da Mantel und Rohre getrennt sind, kann sich das Rohrbündel frei ausdehnen und zusammenziehen, ohne dass thermische Spannungen entstehen. Der Aufbau ist relativ einfach und das Rohrbündel kann zur Reinigung leicht entfernt und wieder eingebaut werden. Allerdings ist der Austausch beschädigter Rohre schwierig und Lücken in der Mitte des Rohrbündels können die Effizienz der Wärmeübertragung beeinträchtigen.
Leistungsmerkmale: Im Vergleich zu modernen Wärmetauschern sind Röhrenwärmetauscher hinsichtlich der Wärmeübertragungseffizienz, der strukturellen Kompaktheit und des Metallmaterialverbrauchs weniger effizient. Ihre einfache Struktur, ihre geringen Kosten, ihre Widerstandsfähigkeit gegen hohe Temperaturen und Drücke, ihre ausgereiften Herstellungsprozesse, ihre große Anpassungsfähigkeit und ihre große Auswahl an Materialoptionen machen sie jedoch zu einer dominanten Quelle für technische Anwendungen.