Koncept i rad kućišta i cijevi izmjenjivača topline su prilično jednostavni i zasnivaju se na protoku i termičkom kontaktu dvije tekućine. Naziv izmjenjivača topline s školjkom i cijevi služi kao objašnjenje procesa, a to je izmjena temperature između dva fluida. U izmjenjivaču topline, zagrijani ili vrući fluid će strujati oko hladnog fluida i prenositi toplinu u smjeru toka hladnog fluida.
U svakoj situaciji kada dva komada materijala dođu u kontakt, doći će do izmjene ili prijenosa topline kroz provodnu površinu. Proces izmenjivača toplote sa školjkom i cevi obezbeđuje mesto za dva fluida za razmenu ili prenos toplote kroz provodne metale.
U procesu izmjenjivača topline s školjkom i cijevi, jedan fluid teče kroz cijevi dok drugi fluid teče kroz ljusku. Na donjem dijagramu, koji je izmjenjivač topline s ravnom cijevi i ljuskom, ulaz u školjku za ulazak tekućine u ljusku je na vrhu, a ulaz za tekućinu iz cijevi dolje desno.
Izmjenjivač topline sa školjkom i cijevi ima dva odjeljka ili odjeljka: stranu školjke i stranu cijevi. Kada radite sa izmjenjivačem topline s školjkom i cijevi, važno je odlučiti s koje strane će ući vrući, a s koje hladni fluid; ova odluka se naziva alokacija fluida.
Kada postoji razlika u tlaku između tekućina, tekućina nižeg tlaka ulazi kroz ulaz u školjku jer su cijevi dizajnirane da podnose visoki pritisak.
Shell Side
Prilikom određivanja protoka fluida za stranu školjke, važno je znati da je školjka skuplja za proizvodnju od cijevi i da se teže čisti. Na strani školjke nalaze se pregrade koje usmjeravaju protok tekućine kroz snopove cijevi.
Viskozni fluidi i fluidi sa velikom brzinom protoka se obrađuju kroz stranu školjke gde postoji povećana turbulencija i povećan koeficijent prenosa koji dovodi do poboljšanog prenosa toplote. Velike promjene temperature se obično vrše na strani ljuske.
Tube Side
Neophodnost na strani cijevi je stvaranje turbulentnog toka; ovo se postiže ugradnjom turbulatora unutar cijevi kroz rupe na cijevnom listu. Poput turbulencije u ljusci, turbulencija u cijevima povećava kapacitet prijenosa topline. Sekundarna funkcija turbulatora je održavanje unutrašnjosti cijevi čistom i nezaprljanom. Cijevi imaju manju turbulenciju i pad tlaka i pružaju aerodinamičan protok.
Prolazi
Izmjenjivači topline sa omotačem i cijevi mogu imati jedan, dva, četiri, šest ili osam prolaza, koji su napisani 1-1, 1-2, 1-4, itd. Prvi broj je broj školjki. Drugi broj je broj prolaza. Broj prolaza je koliko puta tečnost prođe kroz tečnost u ljusci. U izmjenjivaču topline u jednom prolazu, tekućina jednom prolazi kroz školjku. Kako se broj prolaza povećava, povećava se i koeficijent prijenosa topline.
Radni izmjenjivač topline s školjkom i cijevi
Kao što se može vidjeti na slici, hladni fluid ulazi kroz cijev ili ulaz u školjku i zagrijava se provodljivim zagrijavanjem u cijevima; onda izlazi obrađeno. Slika ispod je dvoprolazni izmjenjivač topline s školjkom i cijevi.
Turbulentno strujanje u izmjenjivaču topline u omotaču i cijevi povećava brzinu prijenosa topline i izbjegava zaprljavanje cijevi i zidova školjke. Stalni turbulentni tok ima efekat samočišćenja koji osigurava kontinuirane i optimalne performanse. Pregrade koje usmjeravaju strujanje u ljusci stvaraju njenu turbulenciju, dok turbulatori ugrađeni u cijevi stvaraju njezinu turbulenciju.
Proces izmjene topline je olakšan termičkim kontaktom između dva fluida sadržana u ljusci i cijevima. Jedna od tečnosti ostavlja hladnije, dok druga ostavlja topliju ili vruću.