Концепцията и работата на кожухотръбния топлообменник са доста прости и се основават на потока и топлинния контакт на две течности. Името на кожухотръбен топлообменник служи като обяснение на процеса, който е обмен на температура между два флуида. В топлообменник нагрят или горещ флуид ще тече около студен флуид и ще пренася топлина в посоката на потока на студения флуид.
Във всяка ситуация, когато две парчета материал влизат в контакт, ще има обмен или пренос на топлина през проводяща повърхност. Процесът на кожухотръбен топлообменник осигурява място за два флуида за обмен или пренос на топлина през проводими метали.
В процеса на кожухотръбен топлообменник единият флуид протича през тръбите, докато другият флуид протича през корпуса. На диаграмата по-долу, която представлява обвивка с права тръба и тръбен топлообменник, входът на корпуса за влизане на флуида в корпуса е отгоре, а входът за тръбния флуид е долу вдясно.
Кожухотръбният топлообменник има две отделения или секции: страната на корпуса и страната на тръбата. При работа с кожухотръбен топлообменник е важно да се реши от коя страна ще влезе горещият флуид и от коя студеният флуид; това решение се нарича разпределение на течности.
Когато има разлика в налягането между течностите, течността с по-ниско налягане влиза през входа на черупката, тъй като тръбите са проектирани да понасят високо налягане.
Shell Side
Когато определяте потока на флуида от страната на черупката, важно е да знаете, че черупката е по-скъпа за производство от тръбите и е по-трудна за почистване. Страната на корпуса има прегради, които насочват потока на течността през тръбните снопове.
Вискозни флуиди и флуиди с висок дебит на потока се обработват през страната на корпуса, където има повишена турбулентност и увеличен коефициент на пренос, което води до подобрен пренос на топлина. Големи температурни промени обикновено се извършват от страната на корпуса.
Страна на тръбата
Необходимост от страна на тръбата е да се създаде турбулентен поток; това се постига чрез инсталиране на турбулатори вътре в тръбите през отворите в тръбния лист. Подобно на турбуленцията в черупката, турбулентността в тръбите увеличава капацитета за пренос на топлина. Вторична функция на турбулаторите е да поддържат вътрешността на тръбите чиста и незамърсена. Тръбите имат по-ниска турбуленция и спад на налягането и осигуряват рационализиран поток.
Пасове
Кожухотръбните топлообменници могат да имат един, два, четири, шест или осем прохода, които се изписват 1-1, 1-2, 1-4 и т.н. Първото число е броят на черупките. Второто число е броят на пропуските. Броят на преминаванията е броят пъти, в които течността преминава през течността в черупката. При еднопроходен топлообменник течността преминава през корпуса веднъж. С увеличаване на броя на проходите коефициентът на топлопреминаване се увеличава.
Работещ кожухотръбен топлообменник
Както може да се види на графиката, студената течност навлиза през тръбата или входа на черупката и се нагрява чрез проводящо нагряване в тръбите; след това излиза обработен. Изображението по-долу е двуходов кожухотръбен топлообменник.
Турбулентният поток в кожухотръбен топлообменник увеличава скоростта на пренос на топлина и избягва замърсяването на тръбите и стените на корпуса. Постоянният турбулентен поток има самопочистващ ефект, който осигурява непрекъсната и оптимална работа. Прегради, които насочват потока в черупката, създават неговата турбулентност, докато турбулаторите, инсталирани в тръбите, създават неговата турбулентност.
Процесът на топлообмен се улеснява от термичен контакт между двете течности, съдържащи се в корпуса и тръбите. Една от течностите излиза по-хладна, докато другата излиза по-топла или гореща.