열교환기는 에너지 전달이 중요한 역할을하는 현대 산업에서 필수적이며 모든 디자인 중에서 쉘 및 튜브 열교환기 는 효율성, 다용도성, 내구성으로 인해 가장 일반적으로 사용됩니다.
석유화학 플랜트부터 식품 가공 산업에 이르기까지 다양한 온도에서 유체 간 효율적인 열 전달을 가능하게 하는 시스템입니다.

쉘 및 튜브 열교환기의 정의

A 쉘 및 튜브 열교환기 는 튜브 묶음을 수용하는 커다란 원통형 쉘로 구성된 일종의 열전달 장비입니다.
한 유체는 튜브를 통해 흐르고 다른 유체는 쉘 내부의 튜브를 통해 흐릅니다. 이 설계는 두 유체 사이에 열을 효율적으로 전달할 수 있도록 합니다.

쉘 및 튜브 열교환기는 어떻게 작동하나요?

작동 원리는 다음과 같은 개념에 의존합니다. 간접 열 전달. 뜨거운 유체는 한쪽(튜브 또는 쉘)을 통과하고 차가운 유체는 다른 쪽을 흐르게 됩니다.
유체를 혼합하지 않고 튜브 벽을 가로질러 열이 교환됩니다. 효율은 흐름 배열, 온도 차이, 재료 전도도 등의 요인에 따라 달라집니다.

흐름 배열

• 병렬 흐름: 두 유체 모두 같은 쪽에서 들어와 같은 방향으로 이동합니다.
• 카운터 흐름: 유체는 효율을 높이기 위해 반대 방향으로 움직입니다.
• 교차 흐름: 유체는 서로 수직으로 흐르기 때문에 컴팩트한 디자인에 자주 사용됩니다.

주요 구성 요소

• Shell: 튜브 번들이 들어 있는 외부 용기입니다.
• 튜브: 유체 중 하나를 운반하는 소구경 파이프.
• 튜브 시트: 튜브를 제자리에 고정하는 플레이트입니다.
• 당황스럽습니다: 유체 흐름을 직접 제어하여 열 전달 효율을 개선합니다.
• 채널 및 헤드: 튜브 번들 안팎으로 유체를 전달하는 구성 요소입니다.

쉘 및 튜브 열교환기의 유형

건설 기준

• 고정 튜브 시트: 심플한 디자인, 비용 효율적이지만 청소가 더 어렵습니다.
• 플로팅 헤드: 청소가 쉽고 열팽창이 가능합니다.
• U-Tube: U자형으로 구부러진 튜브는 경제적이며 확장이 용이합니다.

패스 기준

• 싱글 패스: 유체는 튜브를 한 번 통과합니다.
• 멀티패스: 유체의 방향이 여러 번 바뀌면서 효율성이 높아집니다.

장점과 단점

장점

• 높은 압력 및 온도 차이를 처리합니다.
• 다양한 산업 분야를 위한 유연한 디자인.
• 긴 운영 수명 동안 비용 효율적입니다.

단점

• 컴팩트한 디자인에 비해 설치 공간이 넓습니다.
• 특정 유형에서는 청소가 어려울 수 있습니다.
• 초기 자본 비용은 더 높을 수 있습니다.

산업 전반의 애플리케이션

• 석유화학 및 정유: 원유 가열, 냉각 및 응축에 사용됩니다.
• 발전: 증기 응축기 및 보일러 급수 히터.
• 식품 가공: 저온 살균 및 제어 가열.
• 제약: 멸균 및 온도에 민감한 프로세스.
• 해양 및 조선: 엔진용 냉각 시스템.
• 환경 공학: 폐열 회수 및 수처리.

소재 선택 및 내구성

열교환기 내구성을 위해서는 소재 선택이 중요합니다. 일반적인 재료는 다음과 같습니다:

• 스테인리스 스틸: 부식에 강하고 내구성이 뛰어납니다.
• 니켈 합금: 고온 및 고압에 대한 내성.
• 티타늄: 바닷물에 대한 내식성이 뛰어납니다.

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유지 관리 및 청소

장기적인 효율성을 보장하려면 정기적인 유지 관리가 필요합니다:

• 예약 청소를 통해 오염과 스케일링을 방지합니다.
• 압력 강하를 모니터링하여 막힘의 징후를 확인합니다.
• 균열이나 누출에 대한 비파괴 검사.
• 스케일링 제거를 위한 화학 세정제 사용.

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요약 표

자주 묻는 질문

1. 쉘 및 튜브 열교환기의 용도는 무엇인가요?

두 유체를 혼합하지 않고 열을 전달하여 효율성과 안전성을 보장합니다.

2. 쉘 및 튜브형 열교환기가 널리 사용되는 이유는 무엇인가요?

다용도로 사용할 수 있고 안정적이며 높은 압력과 온도에 견딜 수 있습니다.

3. 쉘 및 튜브 열교환기는 얼마나 자주 청소해야 하나요?

일반적으로 운영 조건과 유체 품질에 따라 1년에 한두 번 정도입니다.

4. 쉘 및 튜브 열교환기에 가장 많이 의존하는 산업은 무엇입니까?

석유화학, 발전, 해양, 제약 및 식품 가공 산업.

5. 자료 선택이 중요한 이유는 무엇인가요?

내구성, 내식성, 다양한 환경에 대한 적합성을 보장합니다.

참조 링크

• 위키백과: 열교환기
• ASME 열전달 리소스
• TOKO TECH 공식 웹사이트