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튜브형 또는 열 교환기라고도 하는 쉘-튜브 열 교환기는 가장 일반적인 분할 열 교환기입니다. 오랜 산업 사용 역사를 가지고 있으며 모든 열교환기에서 여전히 지배적 위치를 차지하고 있습니다. 이 유형의 열 교환기는 주로 쉘, 튜브 번들, 튜브 시트, 엔드 캡으로 구성되어 있으며, 쉘은 일반적으로 원통형이며 튜브 시트의 양쪽 끝에 고정된 병렬 튜브 번들을 포함합니다. 쉘-튜브 열교환기에서 두 유체는 열 교환을 용이하게 합니다. 하나는 튜브 내부, 즉 튜브 측이라고 하는 것과 다른 하나는 쉘 측이라고 하는 튜브 바깥쪽을 통해 흐릅니다. 튜브 묶음 벽면은 열 전달 표면 역할을 합니다. 튜브 외부의 유체의 열전달 계수를 높이기 위해 일반적으로 쉘 내에 다수의 횡축 배플이 설치됩니다. 이러한 배플은 유체 단락(short circuit)을 방지하고 유체 속도를 높이는 동시에 유체가 튜브 번들을 통해 전류에 걸쳐 여러 번 흐르도록 하여 난류를 크게 증가시킵니다. 가장 일반적으로 사용되는 배플은 세그먼트와 디스크 유형으로, 전자는 더 널리 사용되고 있습니다. 튜브를 통과하는 각 유체를 튜브 통과라고 하며, 각 유체를 셸을 통과하는 것을 쉘 통과라고 합니다. 튜브 내부의 유체 속도를 높이기 위해, 튜브를 여러 그룹으로 나누어 엔드 캡에 적절한 배플을 배치할 수 있습니다. 이렇게 하면 유체가 튜브의 한 부분만 통과하고 여러 번 왕복할 수 있습니다. 이를 다중 튜브 통과라고 합니다. 마찬가지로 튜브 바깥쪽 속도를 높이기 위해 쉘 내부에 종방향 배플을 설치하여 여러 개의 셸을 통과시킬 수 있습니다. 고정 튜브 판형 열교환기는 양쪽 끝의 쉘에 직접 튜브 시트를 용접합니다. 주로 외측 쉘, 튜브 시트, 튜브 번들 및 엔드 캡으로 구성된 이 튜브는 용접, 팽창 또는 압연 조인트를 사용하여 튜브 시트에 부착되며, 튜브 시트의 주변부와 엔드 캡 플랜지는 볼트로 함께 고정됩니다. 이러한 유형의 열 교환기는 구조가 단순하며, 제조하기 저렴하고, 튜브 측의 손쉬운 세척과 정비를 용이하게 하지만, 쉘 측 청소는 어렵고, 제조 후 온도 유도 응력이 발생할 수 있습니다. 열 교환 튜브와 쉘 간에 상당한 온도 차이가 있는 경우 셸에 팽창 조인트가 필요할 수 있습니다. 유동 헤드 열교환기는 셸과 튜브 박스 사이에 고정된 튜브 플레이트의 한쪽 끝을 특징으로 하며, 다른 쪽 끝은 쉘 내에서 자유롭게 이동할 수 있으므로 셸과 튜브 번들 간에 자유롭게 열을 확장할 수 있고 열 응력을 제거할 수 있습니다. 일반적으로 플로팅 헤드는 탈착이 가능하며 튜브 번들을 쉽게 추출하여 다시 삽입할 수 있습니다. 이 구조는 튜브 번들과 쉘 사이에 상당한 온도 차이가 있는 조건에 적합합니다. 튜브 번들과 셸을 모두 편리하게 청소하고 정비할 수 있지만 구조가 비교적 복잡하며 높은 밀봉 성능을 필요로 합니다. U선관 열교환기는 열 교환 튜브를 U자 형태로 구부리고 양쪽 끝을 동일한 튜브 시트에 고정합니다. 셸과 열 교환 튜브는 분리되어 있으므로 배관의 온도 차이에 따른 응력 없이 튜브 번들을 자유롭게 확장할 수 있습니다. U선관 열교환기에는 단일 튜브 시트와 부동형 헤드가 없어 구조가 더 단순합니다. 튜브 번들은 자유롭게 추출하여 쉽게 청소할 수 있도록 삽입할 수 있으며, 플로팅 헤드 열교환기의 장점을 결합했습니다. 그러나 열 교환 튜브가 다양한 반경으로 구부러져 있으므로 가장 바깥쪽에 손상된 튜브만 교체할 수 있습니다. 손상된 튜브는 다른 튜브를 꽂아야 합니다. 또한 고정 튜브 판형 열교환기와 비교했을 때, 튜브 번들의 중앙 부분은 굽힘 반경으로 인해 간격이 있어 유체 단락 및 열 전달 효과에 영향을 줄 수 있습니다. |
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