Borulu ısı değiştirici, aynı zamanda kabuk-borulu ısı değiştirici veya boru-demetli ısı değiştirici olarak da bilinir, ısı transfer yüzeyi olarak bir kabuk içine alınmış bir boru demetinin duvar yüzeyini kullanan bir tür duvarlar arası ısı değiştiricidir. En tipik duvarlar arası ısı değiştiricidir. Aşağıda özelliklerine ayrıntılı bir giriş yer almaktadır:
Yapısal Kompozisyon: Esas olarak bir kabuk, boru demeti, boru levhaları ve başlıklardan oluşur. Kabuk tipik olarak silindiriktir ve paralel bir tüp demetini içerir; tüp demetinin her iki ucu da tüp tabakalarına sabitlenir. Boruların dışındaki akışkanın ısı transfer katsayısını arttırmak için, genellikle kabuğun içine belirli sayıda enine saptırma plakaları yerleştirilir. Yaygın bölme türleri arasında segmental ve disk şeklindeki tasarımlar bulunur.
Çalışma Prensibi: Boruların içinde ve dışında sırasıyla iki akışkan akar. Tüplerin içindeki akış yoluna tüp tarafı, tüplerin dışındaki akış yoluna ise kabuk tarafı adı verilir. Boru demetinin duvar yüzeyi ısı transfer yüzeyi görevi görür. Sıcak akışkan ısıyı konveksiyon yoluyla boru duvarına aktarır ve ısı daha sonra boru duvarından diğer taraftaki soğuk akışkana iletilerek ısı değişim işlemi tamamlanır.
Ortak Sınıflandırmalar
Sabit Borulu Sac Eşanjör: Her iki uçtaki boru sacları doğrudan kabuğa kaynaklanır. Basit bir yapıya, düşük maliyete, üretim kolaylığına ve tüp tarafının rahat temizlenmesine ve bakımına sahiptir. Ancak kabuk tarafının temizlenmesi zordur ve üretimden sonra boru demetinde termal gerilim oluşur. Borular ile kabuk arasında önemli bir sıcaklık farkı olduğunda, kabuğun üzerine bir genleşme derzi takılmalıdır.
Yüzer Kafalı Isı Eşanjörü: Bir boru levhası kabuk ile boru kutusu arasına sabitlenirken, diğer boru levhası kabuk içinde serbestçe hareket edebilir. Bu tasarım, tüp demetinin ve kabuğunun serbest termal genleşmesine izin vererek termal stresi ortadan kaldırır. Boru demeti kolayca çıkarılıp yeniden takılabilir, böylece temizlik ve bakım kolaylaştırılır. Ancak yapı nispeten karmaşıktır ve sızdırmazlık gereksinimleri daha yüksektir.
U Borulu Isı Eşanjörü: Isı değişim boruları U şeklinde bükülür ve her iki uçtan aynı boru levhasına sabitlenir. Kabuk ve tüpler ayrı olduğundan, tüp demeti termal stres yaratmadan serbestçe genişleyebilir ve büzülebilir. Yapı nispeten basittir ve tüp demeti temizlik için kolayca çıkarılabilir ve yeniden takılabilir. Ancak hasarlı tüplerin değiştirilmesi zordur ve tüp demetinin ortasındaki boşluklar ısı transfer verimliliğini etkileyebilir.
Performans Özellikleri: Modern ısı değiştiricilerle karşılaştırıldığında borulu ısı değiştiriciler, ısı transfer verimliliği, yapısal kompaktlık ve metal malzeme tüketimi açısından daha az verimlidir. Ancak basit yapıları, düşük maliyetleri, yüksek sıcaklık ve basınçlara dayanabilme yetenekleri, gelişmiş üretim süreçleri, güçlü uyarlanabilirlikleri ve geniş malzeme seçenekleri, onları mühendislik uygulamalarında baskın kılmaktadır.