Rurowy wymiennik ciepła, znany również jako wymiennik ciepła płaszczowo-rurowy lub wymiennik ciepła z wiązką rur, jest rodzajem międzyściennego wymiennika ciepła, który wykorzystuje powierzchnię ściany wiązki rur zamkniętej w płaszczu jako powierzchnię wymiany ciepła. Jest to najbardziej typowy międzyścienny wymiennik ciepła. Poniżej znajduje się szczegółowe wprowadzenie do jego funkcji:
Skład strukturalny: składa się głównie z płaszcza, wiązki rur, arkuszy rur i kolektorów. Płaszcz jest zazwyczaj cylindryczny i zawiera równoległą wiązkę rur, przy czym oba końce wiązki rur są przymocowane do arkuszy sit. Aby zwiększyć współczynnik przenikania ciepła płynu na zewnątrz rur, wewnątrz płaszcza zwykle instaluje się pewną liczbę poprzecznych przegród. Typowe typy przegród obejmują konstrukcje segmentowe i w kształcie dysku.
Zasada działania: Dwa płyny przepływają odpowiednio wewnątrz i na zewnątrz rurek. Ścieżka przepływu wewnątrz rur nazywana jest stroną rurową, natomiast ścieżka przepływu na zewnątrz rur nazywana jest stroną płaszcza. Powierzchnia ścianki wiązki rur służy jako powierzchnia wymiany ciepła. Gorący płyn przekazuje ciepło do ścianki rury poprzez konwekcję, a ciepło jest następnie przekazywane przez ściankę rury do zimnego płynu po drugiej stronie, kończąc proces wymiany ciepła.
Wspólne klasyfikacje
Stały wymiennik ciepła z blachy rurowej: Arkusze rur na obu końcach są bezpośrednio przyspawane do płaszcza. Charakteryzuje się prostą konstrukcją, niskim kosztem, łatwością produkcji oraz wygodnym czyszczeniem i konserwacją strony rury. Jednakże czyszczenie strony płaszcza jest trudne, a po wyprodukowaniu w wiązce rurowej występują naprężenia termiczne. W przypadku znacznej różnicy temperatur pomiędzy rurami a płaszczem należy zamontować kompensator na płaszczu.
Wymiennik ciepła z głowicą pływającą: Jeden arkusz rurowy jest zamocowany pomiędzy płaszczem a skrzynką rurową, podczas gdy drugi arkusz rurowy może swobodnie poruszać się w płaszczu. Taka konstrukcja umożliwia swobodną rozszerzalność cieplną wiązki rur i płaszcza, eliminując naprężenia termiczne. Wiązkę rurek można łatwo wyjąć i ponownie zamontować, co ułatwia czyszczenie i konserwację. Jednakże konstrukcja jest stosunkowo złożona, a wymagania dotyczące uszczelnienia są wyższe.
Wymiennik ciepła z rurką w kształcie litery U: Rury do wymiany ciepła są wygięte w kształt litery U i przymocowane do tego samego arkusza rurowego na obu końcach. Ponieważ płaszcz i rury są oddzielone, wiązka rur może swobodnie się rozszerzać i kurczyć, bez wytwarzania naprężeń termicznych. Konstrukcja jest stosunkowo prosta, a wiązkę rur można łatwo wyjąć i ponownie zamontować w celu czyszczenia. Jednakże wymiana uszkodzonych rur jest trudna, a szczeliny w środku wiązki rur mogą wpływać na efektywność wymiany ciepła.
Charakterystyka wydajności: W porównaniu z nowoczesnymi wymiennikami ciepła, rurowe wymienniki ciepła są mniej wydajne pod względem wydajności wymiany ciepła, zwartości konstrukcyjnej i zużycia materiału metalowego. Jednak ich prosta konstrukcja, niski koszt, odporność na wysokie temperatury i ciśnienia, dojrzałe procesy produkcyjne, duże możliwości adaptacji i szeroka gama opcji materiałowych sprawiają, że dominują w zastosowaniach inżynieryjnych.