اگر شما هم در حوزه صنعت فعالیت داشته باشید، احتمالا با انواع مبدل شل اند تیوب تاحدودی آشنایی دارید. این نوع مبدل حرارتی یکی از پرمصرف‌ترین انواع مبدل‌ها هستند که استفاده از آن‌ها در صنایع مختلف ضروری به‌نظر می‌رسد. اما مبدل حرارتی پوسته و لوله دقیقا چیست و چه کاربردی در صنایع مختلف دارد؟ این نوع مبدل‌ها شامل چه اجزایی می‌شوند و برای استفاده در کدام صنایع کاربرد دارند؟ در این مطلب سعی شده تا به‌زبانی ساده با انواع این مبدل آشنا شده و کارکرد آن‌ها را مورد بررسی قرار دهیم.
مبدل شل اند تیوب چیست؟
مبدل شل اند تیوب Shell and tube یا مبدل حرارتی لوله و پوسته، همان‌گونه که از نامش پیداست یک نوع مبدل حرارتی است که در ساختار آن از چندین لوله که درون یک پوسته خارجی جای گرفته‌اند استفاده شده است. این مبدل‌ها وظیفه انتقال گرما از یک مایع سیال به سیال دیگر را برعهده دارند و در دستگاه‌های صنعتی تبریدی، صنایع تولید برق و انواع دستگاه‌های تهویه مطبوع به‌کار گرفته می‌شوند. روش کار این مبدل‌ها به‌گونه‌ای است که جریال سیال گرم وارد لوله‌ها شده و پس از عبور از این لوله‌ها و در تماس با سیال سرد درون پوسته، گرمای خود را از دست داده و از سوی دیگر لوله‌ها خارج می‌شود. البته این چرخه قابل تبدیل و جایگزینی است و می‌توان جریان ورودی و خروجی سیال به آن را معکوس کرد.
استفاده و ساخت مبدل شل اند تیوب کاربرد گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد. چراکه به‌راحتی ساخته شده و قابل نگهداری هستند و همین موضوع آن‌ها را به یکی از بهترین و موثرترین وسایل تبادل گرمایی تبدیل کرده است. باتوجه به نوع استفاده‌ای که از این مبدل‌ها صورت می‌گیرد، مبدل حرارتی می‌تواند تک‌فاز یا دوفاز باشند. مبدل‌های تک‌فاز، فاز سیال مورد‌نظر را درطول فرآیند تبادل گرمایی ثابت نگه می‌دارد. به‌این معنی که اگر آب به این دستگاه وارد می‌شود به‌همان حالت آب نیز از آن خارج خواهد شد. اما در مدل‌های دوفاز، سیال مورد‌نظر تغییر فاز خواهد داد. به‌عنوان مثال بخار وارد مبدل شده و به‌صورت مایع از‌سوی دیگر خارج خواهد شد.
مقاله 12 مورد برای افزایش عمر چیلر صنعتی را هم مطالعه کنید
موارد کاربرد مبدل شل اند تیوب
ساخت مبدل شل اند تیوب برای موارد متعددی در صنایع مختلف انجام می‌شود. از این نوع مبدل برای انواع دستگاه‌های تبریدی استفاده شده و در موارد زیادی از انواع دستگاه تهویه مطبوع صنعتی کاربرد دارد. از انواع این مبدل‌ها می‌توان در سیستم‌های گرمایشی استخرها نیز استفاده کرد تا تبادلات گرمایی آب به‌خوبی قابل انجام باشد. برخی از انواع این مبدل‌ها باتوجه به ساختار ویژه‌ای که برای آن‌ها در‌نظر گرفته شده است، می‌توانند دمای تا ۲۶۰ درجه سانتیگراد و فشاری درحدود ۳۰ بار را به‌خوبی تحمل کرده و مدیریت نمایند.
مبدل شل اند تیوب در خنک‌سازی انواع صنایع نقش اصلی را ایفا می‌کنند. این دستگاه‌ها هم‌چنین به‌منظور انجام فعالیت‌هایی نظیر پروسه‌های پیش گرمایش، تولید بخار یا بازیابی بخار کاربرد دارند. به‌همین علت از انواع آن در صنایع نیروگاهی و تولید برق به‌صورت گسترده استفاده می‌شود. از دیگر صنایع مصرف‌کننده این نوع وسایل می‌توانیم به شرکت‌های داروسازی، صنایع معدن‌کاری و ریخته‌گری، رنگ‌کاری صنعتی و تجهیزات فشرده‌سازی هوا اشاره داشته باشیم. هریک از این صنایع از نوع خاصی از این مبدل حرارتی استفاده می‌کنند که برای انجام وظیفه خاصی طراحی و بهینه‌سازی شده است. به‌همین دلیل انواع این مبدل با قابلیت‌ها، ظرفیت‌ها و ویژگی‌های مختلفی در بازار موجود هستند.
مزایای مبدل شل اند تیوب
- قابلیت رسوب‌زدایی آسان
طراحی این نوع مبدل‌ها به‌گونه‌ای انجام شده است که امکان رسوب‌زدایی از آن‌ها را برای کاربران فراهم می‌کند. این دستگاه‌ها به‌راحتی قابل بازشدن هستند و همین مورد سبب می‌شود تا بتوان آن‌ها را هم ازنظر فیزیکی پاک کرد و هم با کمک مواد شیمیایی رسوب‌زدایی آن‌ها را انجام داد.
- قابلیت بهینه‌سازی برای مصارف مختلف
همان‌طور که پیشتر نیز گفته شد، مبدل شل اند تیوب برای مصارف مختلفی کاربرد دارد. از همین جهت امکان ساخت این مبدل‌ها با انواع مواد اولیه فراهم است. هم‌چنین می‌توان باتوجه به نوع مصرف، طرح‌های مختلفی از آن‌ها را تولید کرد. درمواردی که تبادل گرمایی برای سیالات خورنده فلزات انجام شود، باید این مبدل‌ها را با استفاده از فلزات مقاوم در برابر این مواد طراحی و ایجاد کرد.
- امکان ترمیم آسان
طراحی خاص این نوع مبدل به شما اجازه می‌دهد تا آن را به‌راحتی مونتاژ یا باز کنید. همین موضوع سبب می‌شود درصورتی که قسمتی از سیستم دچار آسیب شد به‌راحتی به همان قسمت دسترسی داشته و امکان ترمیم لوله‌ها را داشته باشید.
- قیمت مناسب
از بزرگ‌ترین مزایای استفاده از این نوع مبدل، قیمت مناسب آن‌ها نسبت به انواع دیگر مبدل حرارتی در بازار است. ساخت مبدل شل اند تیوب با هزینه بسیار کمتری قابل انجام است و همین موضوع سبب می‌شود تا استفاده از آن در انواع پروژه‌های صنعتی بسیار مقرون به‌صرفه باشد.
- بهره‌وری حداکثری
طراحی تعداد و نوع لوله‌ها در مبدل شل اند تیوب نیز بسیار انعطاف‌پذیر است. به‌این ترتیب برای موارد خاصی می‌توان با اضافه کردن تعداد لوله‌ها در مبدل، بهره‌وری آن را به‌حداکثر رسانده و میزان انتقال حرارت را به‌طور چشمگیری افزایش داد.
بررسی اجزای مبدل شل اند تیوب
هر مبدل حرارتی پوسته و لوله، به‌طور کلی از ۳ قسمت اصلی تشکیل می‌شود که در ادامه به‌صورت مختصر به آن می‌پردازیم.
- لوله‌های دستگاه
از قسمت‌های مهم هر دستگاه مبدل، لوله‌های به‌کار رفته در آن است. این لوله‌ها یا همان تیوب‌ها، وظیفه انتقال گرما و تبادل آن را برعهده دارند. جنس این لوله‌ها عموما از مس، استیل و انواع فلزات مقاوم ساخته می‌شود و با افزایش تعداد آن‌ها در مبدل، راندمان دستگاه بالاتر خواهد رفت. لوله‌های مبدل یا به‌شکل مستقیم طراحی شده و یا به‌صورت خمیده استفاده می‌شوند. به مسیر انتقال سیال از طریق لوله، پاس گفته می‌شود. در مدل‌های مبدل ۲ پاس، سیال پس از طی کردن طول لوله تغییر جهت داده و مسیر برگشت را طی می‌کند تا از دستگاه خارج شود.
- تیوب شیت
لوله‌های مبدل شل اند تیوب به یک صفحه به‌نام تیوب شیت متصل هستند که وظیفه آب‌بندی و مهار لوله‌ها را برعهده دارد. عموما ۲ نوع مختلف از مبدل با تیوب شیت‌های مختلف وجود دارد. در نوع اول از ۲ تیوب شیت ثابت در ابتدا و انتهای لوله‌ها استفاده شده است و نوع دوم دارای یک تیوب شیت ثابت و یک شیت متحرک در انتهای لوله است.
- بافل
بافل به صفحاتی مشبک گفته می‌شود که بین لوله‌ها نصب شده و در درون پوسته جای می‌گیرند. بافل‌ها برای ایجاد جریان بیشتر سیال کاربرد دارند و باعث می‌شوند تا انتقال حرارت سیال با راندمان بهتری انجام پذیرد.
جمع‌بندی
مبدل شل اند تیوب دستگاهی ایده‌آل با قیمت بسیار مناسب برای انتقال حرارت انواع سیالات است و در صنایع متنوعی نیز کاربرد دارد. انواع این دستگاه با تعداد پاس ۱ تا ۴ عددی ساخته می‌شوند که ممکن است شامل یک یا دو عدد تیوب شیت باشند. قابلیت تحمل بالای دما و کاربری ساده این مبدل‌ها موجب افزایش میزان استفاده از آن‌ها در موارد صنعتی شده است. در این مطلب سعی شد به‌طور خلاصه اطلاعات کلی از کارکرد این مبدل‌ها در اختیار شما قرار گیرد. اما اگر هنوز سوالی در این زمینه برای شما مطرح بود، آن را به‌صورت کامنت و زیر همین مطلب با ما در میان بگذارید.
