De buisvormige warmtewisselaar, ook wel shell-and-tube-warmtewisselaar of buizenbundel-warmtewisselaar genoemd, is een soort tussenwandwarmtewisselaar die het wandoppervlak van een in een schaal omsloten buizenbundel gebruikt als warmteoverdrachtsoppervlak. Het is de meest typische tussenwandwarmtewisselaar. Hieronder vindt u een gedetailleerde introductie van de functies:
Structurele samenstelling: Het bestaat voornamelijk uit een schaal, buizenbundel, buisplaten en headers. De schaal is typisch cilindrisch en bevat een parallelle buizenbundel, waarbij beide uiteinden van de buizenbundel aan de buizenplaten zijn bevestigd. Om de warmteoverdrachtscoëfficiënt van de vloeistof buiten de buizen te verbeteren, wordt gewoonlijk een bepaald aantal dwarsschotten in de schaal geïnstalleerd. Veel voorkomende soorten schotten zijn segmentale en schijfvormige ontwerpen.
Werkingsprincipe: Er stromen respectievelijk twee vloeistoffen binnen en buiten de buizen. Het stromingspad binnen de buizen wordt de buiszijde genoemd, terwijl het stromingspad buiten de buizen de mantelzijde wordt genoemd. Het wandoppervlak van de buizenbundel dient als warmteoverdrachtsoppervlak. De hete vloeistof brengt via convectie warmte over naar de buiswand en de warmte wordt vervolgens door de buiswand naar de koude vloeistof aan de andere kant geleid, waardoor het warmte-uitwisselingsproces wordt voltooid.
Gemeenschappelijke classificaties
Warmtewisselaar met vaste buisplaten: De buisplaten aan beide uiteinden zijn rechtstreeks aan de schaal gelast. Het beschikt over een eenvoudige structuur, lage kosten, gemakkelijke productie en gemakkelijke reiniging en onderhoud van de buiszijde. Het reinigen van de schaalzijde is echter moeilijk en er ontstaat thermische spanning in de buizenbundel na productie. Wanneer er een aanzienlijk temperatuurverschil is tussen de buizen en de schil, moet er een dilatatievoeg op de schil worden geïnstalleerd.
Warmtewisselaar met zwevende kop: één buisplaat wordt tussen de schaal en de buizendoos bevestigd, terwijl de andere buisplaat vrij in de schaal kan bewegen. Dit ontwerp maakt een vrije thermische uitzetting van de buizenbundel en de schaal mogelijk, waardoor thermische spanning wordt geëlimineerd. De buizenbundel kan eenvoudig worden verwijderd en opnieuw worden geïnstalleerd, waardoor reiniging en onderhoud worden vergemakkelijkt. De structuur is echter relatief complex en de afdichtingseisen zijn hoger.
U-buiswarmtewisselaar: De warmtewisselaarbuizen zijn in een U-vorm gebogen en aan beide uiteinden aan dezelfde buisplaat bevestigd. Omdat de schaal en de buizen gescheiden zijn, kan de buizenbundel vrij uitzetten en samentrekken zonder thermische spanning te veroorzaken. De structuur is relatief eenvoudig en de buizenbundel kan eenvoudig worden verwijderd en opnieuw worden geïnstalleerd voor reiniging. Het vervangen van beschadigde buizen is echter moeilijk en gaten in het midden van de buizenbundel kunnen de efficiëntie van de warmteoverdracht beïnvloeden.
Prestatiekenmerken: Vergeleken met moderne warmtewisselaars zijn buisvormige warmtewisselaars minder efficiënt in termen van warmteoverdrachtsefficiëntie, structurele compactheid en verbruik van metaalmateriaal. Hun eenvoudige structuur, lage kosten, het vermogen om hoge temperaturen en druk te weerstaan, volwassen productieprocessen, sterk aanpassingsvermogen en een breed scala aan materiaalopties maken ze echter dominant in technische toepassingen.