پس از ارائه توضیحاتی در مورد مبدل حرارتی پوسته و لوله، در این مقاله به توضیحات تکمیلی پرداخته می‌شود. طراحی، کاربردها و انواع مبدل‌ حرارتی موارد اصلی هستند که به آن‌ها اشاره خواهد شد.

انواع مبدل‌ حرارتی پوسته و لوله

از آنجایی که مبدل‌های حرارتی در اشکال، اندازه‌ها، ساختمان و مدل‌های بسیاری وجود دارند، با توجه به ویژگی‌های مشترک دسته‌بندی می‌شوند. دو نوع دسته بندی از انواع مبدل حرارتی از منظر جهت جریان و محل عبور آن در این مقاله بررسی می‌شوند.

از نظر نوع جریان

به سه دسته‌ی جریان موازی همسو، موازی غیر همسو و عمودی(کراس) تقسیم می‌شوند. نوع موازی همسو زمانی وجود دارد که هم سیال سمت لوله و هم پوسته جریان سیال جانبی در همان جهت باشد. موازی غیر همسو زمانی وجود دارد که دو سیال در جهتهای مقابل هم جریان داشته باشند. هر یک از سیالات در دو طرف مقابل وارد مبدل حرارتی می شود(بیشترین بازده بین سه دسته). نوع عمودی زمانی وجود دارد که یک سیال عمود بر مایع دوم آن جریان داشته باشد؛ یعنی یک سیال از لوله ها عبور می کند و سیال دوم از لوله ها در زاویه 90 درجه اطراف آن عبور می‌کند(مانند کندانسور بخار). در شکل 1 به صورت شماتیک انواع مختلف جریان در مبدل‌های حرارتی نشان داده شده است.

شکل1: انواع مختلف جریان در مبدل‌های حرارتی

از نظر محل عبور جریان

روشی که ویژگی های دو یا چند نوع از انواع مبدل حرارتی را ترکیب می‌کند و باعث بهبود آن می شود، این است که در یک مبدل دو سیال چندین بار از یکدیگر عبور کنند. به کمک قرار دادن Pass یا محل عبور که در این حالت یک مبدل می‌تواند دارای تنها یک محل عبور( single-pass) یا چندین محل( multiple-pass) عبور باشد. شکل 2 انواع مبدل ازنظر محل عبور جریان را نشان می‌دهد.

شکل 2 انواع مبدل ازنظر محل عبور جریان

طراحی مبدل حرارتی

طراحی حرارتی انواع مبدل حرارتی پوسته و لوله معمولاً شامل تعیین میزان محدوده انتقال حرارت، تعداد لوله، طول و قطر لوله، طرح لوله، تعداد پاس های پوسته و لوله، نوع مبدل حرارتی (ورق لوله ثابت، بسته لوله قابل جابجایی و غیره)، گام(فاصله) لوله، تعداد بافل، نوع و اندازه آن، افت فشار جانبی پوسته و لوله و غیره است.

پوسته ها معمولا از لوله های فولادی استاندارد با میزان خوردگی رضایت بخش ساخته می شوند. اثرگذارترین شرط موثر برای انتقال حرارت، داشتن حداکثر تعداد لوله در پوسته برای افزایش تلاطم است. لوله ها به طور کلی در الگوهای مربع یا مثلثی قرار می گیرند. تعداد پاسها برای به دست‌آوردن سرعت سیال سمت لوله مورد نیاز برای دستیابی به ضریب انتقال حرارت بیشتر و همچنین کاهش تشکیل رسوب انتخاب می‌شود. بافلها برای افزایش سرعت سیال با منحرف کردن جریان در سراسر بسته لوله برای به دست آوردن ضریب انتقال بالاتر استفاده می شوند. کلیپ زیر عملکرد یک مبدل حرارتی پوسته و لوله را نمایش می‌دهد.