管状 (シェルアンドチューブおよびチューブアンドチューブとも呼ばれます) 熱交換器は最も典型的な隔壁熱交換器です。. 産業における応用の長い歴史があり、今でもすべての熱交換器の中で支配的な地位を占めています。. チューブ状熱交換器は主にシェルで構成されています, チューブバンドル, チューブシートとヘッド. 殻はほとんどが丸い形をしています, 内部に平行な管束が入っている, 管束の両端を管板に固定します.
チューブ状熱交換器内で熱交換を行う流体は 2 種類あります。. 1つはチューブ内を流れます, そのストロークをチューブ側と呼びます; もう一方はチューブの外に流れます, そのストロークはシェルサイドと呼ばれます. 管束の壁面が伝熱面となる. チューブ外の流体の熱伝達率を向上させるため, 通常、一定数の横バッフルがシェルに取り付けられます。. バッフルは流体の短絡を防止するだけでなく、流体の速度を高めます。, さらに、規定の経路に従って流体をチューブ束内で複数回強制的に横流しさせます。, 乱気流の程度が大幅に増加する. 一般的に使用されるバッフルは 2 つあります: 円形と円盤形, 前者の方がより広く使用されています. 流体がチューブ内のチューブ束を通過するたびに、チューブパスと呼ばれます, 流体がシェルを通過するたびにシェルパスと呼ばれます. パイプ内の流体の速度を上げるには, すべてのパイプを均等にいくつかのグループに分割するために、両端のヘッドに適切なパーティションを取り付けることができます。. このようにして, 流体はチューブの一部のみを通過し、一度に複数回チューブ束に戻ることができます。, これはマルチチューブパスと呼ばれます. 同様に, チューブ外の流量を増やすため, 縦方向のバッフルをシェルに取り付けて、流体がシェルの空間を複数回通過できるようにすることができます。, これはマルチシェルパスと呼ばれます. チューブ状熱交換器内, チューブの内側と外側の流体の温度が異なるため, シェルとチューブバンドルの温度も異なります.
固定管板熱交換器は、両端の管板がシェルに直接溶接されています。. 主に貝殻で構成されています, 管板, チューブバンドル, ヘッドおよびその他の主要コンポーネント. シェルの中にチューブ束が入っています, 管束の両端は管板に溶接で固定されています。, 伸縮継手または伸縮溶接の組み合わせ, 管板外周とヘッドフランジをボルトで締結します。. シンプルな構造の固定管プレート式熱交換器, 低コスト, 簡単な製造, チューブ側の洗浄とメンテナンスが便利. しかし, シェル側の洗浄が難しく、チューブバンドル製造後の温度差応力がある. 熱交換チューブとシェルの温度差が大きい場合, シェルには拡張ジョイントも装備する必要があります.
フローティングヘッド熱交換器の一端の管板はシェルと管箱の間に固定されています, もう一方の端のチューブシートはシェル内で自由に動くことができます, これは、シェルとチューブ束が自由に拡張できることを意味します。. したがって, チューブ束とシェルの間に温度差応力がない. 一般的に, フローティングヘッドは取り外し可能です, チューブ束は自由に取り出して装填できます. この構造のフローティングヘッド熱交換器は、チューブバンドルとシェルの温度差が大きい使用条件でも使用できます。. チューブ束とシェルの洗浄とメンテナンスは比較的便利です, しかし、その構造は比較的複雑であり、シールの要件は比較的高いです.
U字型チューブ熱交換器は、熱交換チューブをU字型に溶接したものです。, 両端が同じ管板に固定されている. シェルと熱交換チューブが分離されているため、, 熱交換チューブ束は媒体の温度差による温度差応力を生じずに自由に伸縮できます。. U字型チューブ熱交換器にはチューブプレートが1枚だけあります, フローティングヘッドなし, そしてその構造は比較的単純です. チューブ束は自由に引き出して取り付けられるので、掃除が簡単です。, フローティングヘッド熱交換器の利点を備えています. しかし, 熱交換チューブは異なる半径のU字型に曲げられているため、, 最外側の熱交換チューブは損傷後に交換可能, 他のチューブも交換可能. 損傷によりパイプが詰まるだけです. 同時に, 固定管プレート式熱交換器との比較, 熱交換チューブは曲げ半径によって制限されるため, チューブ束の中心に隙間がある, 流体は簡単に短絡する可能性があります, 熱伝達効果に影響を与える.
