Leveranciers met geverifieerde zakelijke licenties
Gecontroleerde Leverancier
Shell en Tube heat exchangers zijn een van de meest populaire soorten exchangers vanwege de flexibiliteit die de ontwerper moet bieden voor een breed scala aan drukken en temperaturen. Er zijn twee hoofdcategorieën van Shell en Tube exchanger:
Die welke worden gebruikt in de petrochemische industrie die doorgaans onder de normen van TEMA, de TEMA, de TEMA -branchevereniging (zie TEMA-normen) vallen;
die die worden gebruikt in de energieindustrie zoals voederwaterverwarmers en condensors van energiecentrales.
Ongeacht het type industrie waarin de exchanger moet worden gebruikt, zijn er een aantal algemene kenmerken (zie condensors).
Een shell- en tube-exchanger bestaat uit een aantal buizen die in een cilindrische mantel zijn gemonteerd. Afbeelding 1 illustreert een typische eenheid die in een petrochemische fabriek kan worden aangetroffen. Twee vloeistoffen kunnen warmte uitwisselen, één vloeistof stroomt over de buitenkant van de buizen, terwijl de tweede vloeistof door de buizen stroomt. De vloeistoffen kunnen een- of tweefasig zijn en kunnen parallel of in een cross-/counter-flow-opstelling stromen.
De shell- en tube-exchanger bestaat uit vier hoofdonderdelen:
Voorste header-dit is waar de vloeistof de tubeside van de exchanger binnendringt. Dit wordt soms ook wel het stationaire maaibord genoemd.
Header achter-dit is waar de tubeside vloeistof de exchanger verlaat of waar deze in exchangers met meerdere tubeergangen naar de header vóór wordt teruggevoerd.
Buisbundel-dit bestaat uit de buizen, buisbladen, keerplaten en spoorstangen, enz. om de bundel bij elkaar te houden.
Shell-dit bevat de buizenbundel.
De rest van dit gedeelte concentreert zich op exchangers die onder de TEMA-norm vallen.
In een warmtewisselaar met vaste buisjes wordt de pijpplaat aan de shell gelast. Dit resulteert in een eenvoudige en economische constructie en de buisboringen kunnen mechanisch of chemisch gereinigd worden. De buitenoppervlakken van de buizen zijn echter niet toegankelijk, behalve voor chemisch reinigen.
Als er grote temperatuurverschillen bestaan tussen het shell- en tube-materiaal, kan het nodig zijn om een expansiebalg in de shell op te nemen, om overmatige spanningen als gevolg van expansie te elimineren. Dergelijke balgen zijn vaak een bron van zwakte en falen in de werking. In omstandigheden waarbij de gevolgen van een defect vooral ernstige u-buis of floating header units zijn, worden gewoonlijk gebruikt.
Dit is de goedkoopste van alle verwijderbare bundelontwerpen, maar is over het algemeen iets duurder dan een ontwerp met vaste buisjes bij lage druk.
In een u-buis-warmtewisselaar kan elk van de voorste maaibordtypes worden gebruikt en het achterste maaibord is normaal gesproken een M-type. De u-buizen maken onbeperkte thermische uitzetting mogelijk, de buisbundel kan worden verwijderd voor reiniging en er kunnen kleine afstanden tussen de bundels en de schalen worden bereikt. Omdat het echter moeilijk is om de buizen mechanisch te reinigen, is het normaal om dit type alleen te gebruiken als de vloeistoffen aan de buiszijde schoon zijn.
In dit type exchanger wordt de pijpplaat aan de achterkant van het maaibord niet aan de shell gelast, maar wel in beweging gebracht of zweven. De pijpplaat aan de voorste header (vloeistofinlaatzijde aan buiszijde) heeft een grotere diameter dan de shell en is op dezelfde manier afgedicht als die gebruikt in het ontwerp met vaste buisplaat. De pijpplaat aan het achterste uiteinde van de behuizing heeft een iets kleinere diameter dan de mantel, waardoor de bundel door de behuizing kan worden getrokken. Het gebruik van een zwevende kop betekent dat thermische uitzetting kan worden toegestaan en dat de buisbundel kan worden verwijderd voor reiniging. Er zijn verschillende typen achtermaaiborden die kunnen worden gebruikt, maar de achterkop van de S-Type is het meest populair. Een floating head exchanger is geschikt voor de zware taken die gepaard gaan met hoge temperaturen en drukken, maar is duurder (doorgaans ongeveer 25% voor koolstofstalen constructies) dan de gelijkwaardige exchanger met vaste buisjes.
Rekening houdend met elk header- en shell-type op zijn beurt:
Dit type maaibord is eenvoudig te repareren en te vervangen. Het geeft ook toegang tot de buizen voor reiniging of reparatie zonder dat het leidingwerk hoeft te worden verstoord. Het heeft echter twee afdichtingen (één tussen de buisplaat en het maaibord en de andere tussen het maaibord en de eindplaat). Dit verhoogt het risico op lekkage en de kosten van het maaibord boven een B-Type-voorzetstuk.
Dit is het goedkoopste type voorzetstuk. Het is ook geschikter dan het A-type voorzetstuk voor hoge druk omdat het maaibord slechts één afdichting heeft. Een nadeel is dat om toegang te krijgen tot de buizen verstoring van het leidingwerk vereist om het maaibord te verwijderen.
Dit type maaibord is voor toepassingen onder hoge druk (>100 bar). Het maakt toegang tot de buis mogelijk zonder het leidingwerk te verstoren, maar is moeilijk te repareren en te vervangen omdat de buizenbundel een integraal onderdeel van het maaibord is.
Dit is het duurste type voorzetstuk. Het is voor zeer hoge drukken (> 150 bar). Het maakt toegang tot de buizen mogelijk zonder het leidingwerk te verstoren, maar is moeilijk te repareren en te vervangen omdat de buizenbundel een integraal onderdeel van het maaibord is.
Het voordeel van dit type maaibord is dat de buizen toegankelijk zijn zonder het leidingwerk te verstoren en goedkoper zijn dan een VOORMAAIBORD VAN HET TYPE A. Ze zijn echter moeilijk te onderhouden en te vervangen, omdat de kop en de buisplaat een integraal onderdeel van de shell vormen.
Strikt genomen is dit geen TEMA-type, maar wordt dit algemeen erkend. Deze kan worden gebruikt als maaibord aan de voor- of achterzijde en wordt gebruikt wanneer de exchanger in een leiding wordt gebruikt. Het is goedkoper dan andere soorten headers, omdat het de kosten van leidingen verlaagt. Het wordt voornamelijk gebruikt bij single tube pass units, hoewel met een geschikte partitionering een willekeurig aantal passes kan worden toegestaan.
Dit is het meest gebruikte type shell, geschikt voor de meeste taken en toepassingen. Andere soorten schelpen worden doorgaans alleen gebruikt voor speciale taken of toepassingen.
Dit wordt gewoonlijk gebruikt wanneer een zuivere tegenstroomflow vereist is in een unit met twee doorgangen aan de buiszijde. Dit wordt bereikt door twee gangen aan de shells-zijde te hebben, waarbij de twee gangen worden gescheiden door een langskeerplaat. Het grootste probleem met dit type unit is thermische en hydraulische lekkage over deze langskeerplaat, tenzij er speciale voorzorgsmaatregelen worden genomen.
Dit wordt gebruikt voor horizontale thermosifon-reboilers en toepassingen waarbij de drukval aan de schaalzijde klein moet worden gehouden. Dit wordt bereikt door de stroom aan de schaalzijde te splitsen.
Dit wordt gebruikt voor soortgelijke toepassingen als de G-Type Shell, maar wordt meestal gebruikt wanneer grotere eenheden nodig zijn.
Dit wordt meestal gebruikt wanneer de maximaal toegestane drukval in een shell van het E-type wordt overschreden, zelfs wanneer dubbele segmentale keerplaten worden gebruikt. Het wordt ook gebruikt als buisvibratie een probleem is. De verdeelde flow aan de schelpzijde vermindert de stroomsnelheden over de buizen en vermindert daarmee de drukval en de waarschijnlijkheid van buistrillingen. Als er twee inlaatdoppen en één uitlaatmondstuk zijn, wordt dit soms een I-Type Shell genoemd.
Dit wordt alleen gebruikt voor reboilers om een grote ontkoppelingsruimte te bieden om de overdracht van vloeistof aan de schelppartij te minimaliseren. Als alternatief kan een K-Type Shell als koeler worden gebruikt. In dit geval is het belangrijkste proces het koelen van de vloeistof aan de buiszijde door een vloeistof aan de schelpzijde te koken.
Dit wordt gebruikt als de maximale drukval aan de schaalzijde wordt overschreden door alle andere combinaties van shell- en baffle-type. De belangrijkste toepassingen zijn de condensors aan de schaalzijde en gaskoelers.
Dit type maaibord is uitsluitend voor gebruik met vaste buisjes, omdat de buisplaat aan de shell is gelast en toegang tot de buitenkant van de buizen niet mogelijk is. De belangrijkste voordelen van dit type maaibord zijn dat toegang tot de binnenkant van de buizen kan worden verkregen zonder dat er leidingen hoeven te worden verwijderd en dat de speling tussen de bundel en de mantel klein is. Het grootste nadeel is dat er een balg of een expansierol nodig is om grote thermische expansies mogelijk te maken, waardoor de toegestane bedrijfstemperatuur en druk worden beperkt.
Dit type maaibord is vergelijkbaar met het L-type achtermaaibord, maar is iets goedkoper. Het maaibord moet echter worden verwijderd om toegang te krijgen tot de binnenkant van de buizen. Ook hier moeten speciale maatregelen worden genomen om grote thermische uitbreidingen aan te kunnen en dit beperkt de toegestane bedrijfstemperatuur en -druk.
Het voordeel van dit type maaibord is dat de buizen toegankelijk zijn zonder het leidingwerk te verstoren. Ze zijn echter moeilijk te onderhouden en te vervangen, omdat de kop en de buisplaat een integraal onderdeel van de shell vormen.
Dit is een extern verpakt drijvend maaibord achter. Het is in theorie een goedkoop ontwerp met drijvende koppen dat toegang biedt tot de binnenkant van de buizen voor reiniging en dat ook de bundel kan worden verwijderd voor reiniging. De belangrijkste problemen met dit type maaibord zijn:
grote speling tussen de bundel en de mantel die nodig is om de bundel te trekken;
het is beperkt tot niet-gevaarlijke vloeistoffen onder lage druk, omdat het mogelijk is dat de vloeistof aan de schelpzijde via de pakkingringen lekt;
alleen kleine thermische uitbreidingen zijn toegestaan.
In de praktijk is het geen goedkoop ontwerp, omdat de schaal tot kleine toleranties moet worden gerold om de verpakking effectief te laten zijn.
Dit is een drijvend maaibord met achterdrager. Het is de duurste van de typen drijvende koppen, maar maakt het mogelijk de bundel te verwijderen en is onbeperkte thermische uitzetting mogelijk. Het heeft ook een kleinere mantel om spelingen te bundelen dan de andere typen zwevende koppen. Het is echter moeilijk te demonteren voor het trekken van bundels en de speling tussen de shell en de bundel is groter dan bij exchangers met vaste kop.
Dit is een trek door het zwevende hoofd. Het is goedkoper en gemakkelijker om de bundel te verwijderen dan met het S-Type-voorzetstuk, maar maakt nog steeds onbeperkte thermische uitzetting mogelijk. Het heeft echter de grootste speling tussen de bundels en de schalen van alle typen drijvende koppen en is duurder dan vaste header- en u-buistypes.
Dit is de goedkoopste van alle verwijderbare bundelontwerpen, maar is over het algemeen iets duurder dan een ontwerp met vaste buisjes bij lage druk. Het maakt echter onbeperkte thermische uitzetting mogelijk, maakt het mogelijk de bundel te verwijderen om de buitenkant van de buizen te reinigen, heeft de strakste afstand tussen de bundel en de mantel en is het eenvoudigste ontwerp. Een nadeel van het u-buisontwerp is dat het normaal gesproken geen zuivere tegenstroom kan hebben tenzij een F-Type Shell wordt gebruikt. Ook zijn de ontwerpen van u-buizen beperkt tot zelfs het aantal buispasses.
Dit is een volgepakt drijvend tubesheet met lantaarnring. Het is de goedkoopste van de ontwerpen met drijvende koppen, maakt onbeperkte thermische uitzetting mogelijk en maakt het mogelijk de buizenbundel te verwijderen voor reiniging. De belangrijkste problemen met dit type kop zijn:
de grote speling tussen de bundel en de mantel die nodig is om de bundel te trekken en;
de beperking tot niet-gevaarlijke vloeistoffen onder lage druk (omdat beide vloeistoffen via de pakkingringen kunnen lekken).
Het is ook mogelijk dat de vloeistoffen aan de shell- en tube-side vermengd raken als er lekkage optreedt.
Buizen kunnen een diameter hebben van 12.7 mm (0.5 in) tot 50.8 mm (2 in), maar 19.05 mm (0.75 in) en 25.4 mm (1 in) zijn de meest voorkomende maten. De buizen zijn in driehoekige of vierkante patronen in de buisbladen geplaatst.
De vierkante lay-outs zijn vereist waar het nodig is om bij het buisoppervlak te komen voor mechanische reiniging. De driehoekige opstelling staat meer buizen in een gegeven ruimte toe. De afstand tussen de buizen is de kortste afstand tussen de buizen van het middelpunt. De afstand tussen de buizen wordt bepaald door de verhouding tussen de afstand tussen de afstand tussen de afstand tussen de buis en de diameter van de buis, die gewoonlijk 1.25 of 1.33 bedraagt. Omdat een vierkante indeling wordt gebruikt voor reinigingsdoeleinden, is een minimale opening van 6.35 mm (0.25 in) tussen de buizen toegestaan.
Keerplaten worden aan de shell-side geïnstalleerd om een hogere warmteoverdracht te geven als gevolg van toegenomen turbulentie en om de buizen te ondersteunen, waardoor de kans op schade als gevolg van trillingen wordt verkleind. Er zijn een aantal verschillende soorten keerplaten, die de buizen ondersteunen en de flow door de buizen bevorderen
Leveranciers met geverifieerde zakelijke licenties
Gecontroleerde Leverancier 
