Penukar panas tubular, juga dikenal sebagai penukar panas shell-and-tube atau penukar panas bundel-tabung, adalah jenis penukar panas antar dinding yang menggunakan permukaan dinding bundel tabung yang tertutup di dalam cangkang sebagai permukaan perpindahan panas. Ini adalah penukar panas antar dinding yang paling umum. Di bawah ini adalah pengenalan rinci tentang fitur-fiturnya:
Komposisi Struktural: Ini terutama terdiri dari cangkang, bundel tabung, lembaran tabung, dan header. Cangkangnya biasanya berbentuk silinder dan berisi bundel tabung paralel, dengan kedua ujung bundel tabung dipasang pada lembaran tabung. Untuk meningkatkan koefisien perpindahan panas fluida di luar tabung, sejumlah penyekat melintang biasanya dipasang di dalam cangkang. Jenis penyekat yang umum mencakup desain segmental dan berbentuk cakram.
Prinsip Kerja: Dua fluida mengalir masing-masing di dalam dan di luar tabung. Jalur aliran di dalam tabung disebut sisi tabung, sedangkan jalur aliran di luar tabung disebut sisi cangkang. Permukaan dinding bundel tabung berfungsi sebagai permukaan perpindahan panas. Fluida panas memindahkan panas ke dinding tabung melalui konveksi, dan panas kemudian dialirkan melalui dinding tabung ke fluida dingin di sisi lain, sehingga menyelesaikan proses pertukaran panas.
Klasifikasi Umum
Penukar Panas Lembar Tabung Tetap: Lembaran tabung di kedua ujungnya dilas langsung ke cangkang. Ini memiliki struktur sederhana, biaya rendah, kemudahan pembuatan, dan pembersihan serta pemeliharaan sisi tabung yang nyaman. Namun, membersihkan sisi cangkang sulit dilakukan, dan tekanan termal terjadi pada bundel tabung setelah pembuatan. Jika terdapat perbedaan suhu yang signifikan antara tabung dan cangkang, sambungan ekspansi harus dipasang pada cangkang.
Penukar Panas Kepala Mengambang: Satu lembar tabung dipasang di antara cangkang dan kotak tabung, sedangkan lembaran tabung lainnya dapat bergerak bebas di dalam cangkang. Desain ini memungkinkan ekspansi termal bebas pada bundel dan cangkang tabung, sehingga menghilangkan tekanan termal. Bundel tabung dapat dengan mudah dilepas dan dipasang kembali, sehingga memudahkan pembersihan dan pemeliharaan. Namun, strukturnya relatif rumit, dan persyaratan penyegelannya lebih tinggi.
Penukar Panas U-Tube: Tabung penukar panas dibengkokkan menjadi bentuk U dan dipasang pada lembaran tabung yang sama di kedua ujungnya. Karena cangkang dan tabung terpisah, bundel tabung dapat mengembang dan berkontraksi dengan bebas tanpa menimbulkan tekanan termal. Strukturnya relatif sederhana, dan bundel tabung dapat dengan mudah dilepas dan dipasang kembali untuk dibersihkan. Namun, mengganti tabung yang rusak sulit dilakukan, dan celah di tengah kumpulan tabung dapat mempengaruhi efisiensi perpindahan panas.
Karakteristik Kinerja: Dibandingkan dengan penukar panas modern, penukar panas berbentuk tabung kurang efisien dalam hal efisiensi perpindahan panas, kekompakan struktural, dan konsumsi bahan logam. Namun, strukturnya yang sederhana, biaya rendah, kemampuan menahan suhu dan tekanan tinggi, proses manufaktur yang matang, kemampuan beradaptasi yang kuat, dan beragam pilihan material menjadikannya dominan dalam aplikasi teknik.