Zasada działania wymiennika płaszczowo rurowego

Szeroko stosowany w przemyśle chemicznym i spożywczym, wymiennik ciepła typu shell-and tube (płaszczowo rurowy) odnosi się do wymienników ciepła, w których powierzchnia wymiany ciepła pomiędzy dwoma przepływami jest utworzona z rur zamkniętych w płaszczu, a wymiana ciepła odbywa się poprzez powierzchnię tych rur. Wymiennik płaszczowo rurowy jest uważany za najbardziej rozpowszechniony obecnie dostępny typ wymiennika ciepła. Urządzenie takie po raz pierwszy powstało na początku XX wieku.

Konstrukcja wymiennika płaszczowo rurowego

wymiennik płaszczowo rurowyJego pojawienie się wynikało z faktu, że ciepłownie potrzebowały wymienników ciepła o dużych prędkościach wymiany ciepła i zdolności do pracy przy wysokich ciśnieniach. Później takie urządzenia zaczęto wykorzystywać do tworzenia parowników i nagrzewnic oraz w przemyśle naftowym. Obecnie płaszczowo rurowe wymienniki ciepła znalazły aktywne zastosowanie zarówno w przemyśle, jak i w warunkach domowych. Technicznie, wymiennik płaszczowo rurowy jest realizowany przez pusty cylinder z blachy stalowej, wewnątrz którego znajdują się setki do tysięcy rur o małej średnicy nominalnej. Pierwsze medium przepływa przez cylinder z blachy, drugie przez rury. Podczas tego procesu gorętsze medium schładza się, podczas gdy zimniejsze jest ogrzewane. W zależności od trybu pracy i kierunku przepływu mediów, rozróżnia się: wymienniki przeciwprądowe, wymienniki prądu krzyżowego oraz wymienniki prądu stałego. Przekazywanie ciepła najlepiej zapewnić za pomocą wymiennika przeciwprądowego, podczas gdy wymiennik prądu stałego lepiej nadaje się do szybkiego chłodzenia/ogrzewania. Wymiennik z przepływem krzyżowym znajduje się pomiędzy dwoma pozostałymi typami wymienników ciepła. Polimery fluoropolimerowe, takie jak perfluoroalkoksy alkan i fluorowany propylen etylenu, są wykorzystywane do produkcji rur ze względu na ich wysoką odporność na ekstremalne temperatury. Zły wybór materiału, z którego wykonana jest rura, może prowadzić do nieszczelności pomiędzy płaszczem a ścianami rur, powodując zanieczyszczenie krzyżowe cieczy i ewentualną utratę ciśnienia.

Prosta konstrukcja płaszczowo rurowego wymiennika ciepła sprawia, że jest to idealne rozwiązanie chłodzenia do wielu różnych zastosowań. Jednym z najczęstszych jest chłodzenie oleju hydraulicznego w silnikach, skrzyniach biegów i zasilaczach hydraulicznych. Dzięki odpowiedniemu doborowi materiałów wymienniki płaszczowo rurowe mogą być również wykorzystywane do chłodzenia lub ogrzewania innych mediów, takich jak woda basenowa lub powietrze doładowujące.