مبدل حرارتی پوسته لوله ؛ ویژگی ها و موارد کاربردی آن

مبدل حرارتی پوسته لوله یکی از انواع مبدل های حرارتی است؛ این نوع مبدل جزو رایج ترین مبدل ها محسوب می شود و اساس عملکرد آن مشابه سایر مدل های مشابه بر مبنای انتقال حرارت می باشد. مبدل پوسته لوله در طیف وسیعی از کاربردهای پالایشگاهی و صنایع نفت و پتروشیمی کاربرد دارد. بسیاری از فرآیندهای شیمیایی در این صنایع بزرگ با استفاده از همین مبدل پوسته و لوله انجام می گیرند. همانطور که از نام این مبدل حرارتی بر می آید، یک مبدل حرارتی پوسته و لوله از یک پوسته ( یک مخزن بزرگ) و تعداد زیادی لوله فولادی تشکیل شده است. لوله ها درون محفظه یا داخل همان پوسته مبدل قرار می گیرند.

مروری بر فرآیندهای درون یک مبدل حرارتی پوسته لوله

یک مبدل حرارتی پوسته و لوله بر اساس انتقال حرارت میان دو سیال مختلف کار می کند. به این معنا که دو سیال با دمای ابتدایی معین اما متفاوت از یکدیگر وارد مبدل پوسته و لوله شده و در آن جریان پیدا می کنند. یکی از این سیال ها از درون لوله های مبدل حرارتی عبور می کند و سیال دوم، بیرون از لوله ها حرکت می کند. حرارت از طریق دیواره لوله ها میان دو سیال منتقل می گردد. همچنین این حرارت تولید شده از لوله ها به پوسته نیز منتقل می شود. سیالاتی که درون مبدل پوسته لوله جریان می یابند می توانند به صورت مایع و گاز باشند.

یک نکته در مورد انتقال حرارت در مبدل حرارتی پوسته لوله وجود دارد؛ با توجه به ظرفیت انتقال حرارت در مبدل پوسته لوله، یک سطح معین باید برای این فرآیند در نظر گرفته شود؛ به همین دلیل است که این نوع مبدل ها دارای تعداد زیادی لوله های باریک و مارپیچ هستند. به این ترتیب، حرارت از دست رفته درون مبدل می تواند مجدداً مورد استفاده قرار گیرد و به معنایی دیگر، راهی برای بازیابی انرژی درون مبدل حرارتی پوسته و لوله به شمار می رود.

انواع مبدل حرارتی پوسته لوله

مبدل حرارتی پوسته لوله در دو مدل تک فازی و دو فازی تولید می شوند؛ در مبدل حرارتی پوسته لوله تک فازی، سیالاتی که از درون مبدل حرارتی پوسته لوله عبور می کنند در یک فاز مشابه قرار دارند و یا هر دو فاز به صورت مایع هستند و یا هر دو گازی شکل هستند. در مبدل پوسته لوله با دو فاز ( مبدل حرارتی دو لوله ای)، دو فازی که درون مبدل حرکت می کنند در دو فاز متفاوت هستند؛ به این معنا که یکی از فازها مایع و دیگری گازی شکل است.

مبدل حرارتی پوسته لوله دو فازی عموماً در سیستم های تبرید یا تهیه بخار داغ مشاهده می شوند. به طور مثال، بویلرها، نمونه ای از مبدل های حرارتی پوسته لوله هستند که دارای یک مخزن استوانه ای شکل تعداد زیادی لوله بوده و برای تأمین حجم بالای بخار آب داغ در فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.