Crijevni i cijevni izmjenjivači topline: projektiranje, tehničke značajke, proizvodnja
Izmjenjivač topline je uređaj u kojem se toplina prenosi između rashladnih sredstava. 
Načelo djelovanja
Crijevni i cijevni izmjenjivači topline su rekuperativnog tipa, gdje su mediji odvojeni zidovima. Njihov se rad sastoji u procesima izmjene topline između tekućina. U tom slučaju može doći do promjene njihovog agregatnog stanja. Prijenos topline može se pojaviti i između tekućine i pare ili plina.
Prednosti i nedostaci
Shell i cijevni izmjenjivači topline česti su zbog sljedećih pozitivnih osobina:
- otpornost na mehanička naprezanja i hidrauličke udare;
- niski zahtjevi za čistoćom medija;
- visoka pouzdanost i trajnost;
- široki raspon modela;
- mogućnost korištenja u različitim okruženjima.
Nedostaci ovog tipa modela uključuju:
- mala vrijednost koeficijenta prijenosa topline;
- značajne dimenzije i visoka potrošnja metala;
- visoka cijena zbog povećanog sadržaja metala;
- potrebu korištenja uređaja s velikom marginom u vezi s utikačem oštećenih cijevi tijekom popravaka;
- fluktuacije u razini kondenzata nelinearno mijenjaju prijenos topline u uređajima horizontalnog izvođenja.
Izmjenjivači topline od cijevi i cijevi imaju mali koeficijent prijenosa topline. To je djelomično zbog činjenice da je prostor tijela 2 puta veći od ukupnog poprečnog presjeka cijevi. Korištenje pregradnih vodilica omogućuje povećanje brzine tekućine i poboljšanje prijenosa topline.
U prstenastom prostoru prolazi rashladno sredstvo, a zagrijan medij se dovodi kroz cijevi. Isto tako se može ohladiti. Učinkovitost prijenosa topline osigurava se povećanjem broja cijevi ili stvaranjem poprečne struje vanjske rashladne tekućine.
Kompenzacija produženja temperature
Temperatura rashladne tekućine je različita i kao posljedica toga dolazi do termičke deformacije strukturnih elemenata. Shell-and-tube toplinski izmjenjivač se izvodi sa ili bez kompenzacije proširenja. Tvrdo pričvršćivanje cijevi je dopušteno kada je razlika između temperature i tijela do 25-30 ° C. Ako prelazi te granice, koriste se sljedeći temperaturni kompenzatori.
- "Plutajuća" glava - jedna od rešetki nema veze s kućištem i slobodno se kreće u aksijalnom smjeru kada su cijevi izdužene. Dizajn je najpouzdaniji.
- Tijelo je izrađeno od kompenzatora leće u obliku rebra, koji se može proširiti ili stegnuti.
- Kompenzator žlijezde ugrađen je na gornje dno, koje ima sposobnost kretanja s rešetkom tijekom toplinskog širenja.
- Cijevi u obliku slova U slobodno se pružaju u okolini nositelja topline. Nedostatak je složenost proizvodnje.
Tipovi cijevnih izmjenjivača topline
Dizajn uređaja je jednostavan, uvijek su traženi. Cilindrično tijelo je čelično kućište velikog promjera. Na njegovim rubovima nalaze se prirubnice na koje su postavljeni poklopci. U cijevnim pločama unutar kućišta, snopovi cijevi fiksiraju se zavarivanjem ili spaljivanjem. 
Materijal za cijevi je čelik, bakar, mjed, titan. Čelične ploče su pričvršćene između prirubnica ili zavarene na kućište. Komore se formiraju između njih i tijela iznutra, kroz koje prolaze rashladne tekućine. Postoje i pregrade koje mijenjaju kretanje tekućina koje prolaze kroz izmjenjivač topline ljuske i cijevi. Dizajn vam omogućuje da promijenite brzinu i smjer protoka prolazi između cijevi, čime se povećava intenzitet prijenosa topline. 
Uređaji se mogu postaviti u prostor okomito, vodoravno ili s nagibom.
Različiti tipovi cijevnih izmjenjivača topline razlikuju se rasporedom pregrada i rasporedom temperaturnih dilatacijskih spojeva. Kod malog broja cijevi u snopu, kućište ima mali promjer, a površine izmjenjivača topline su male. Da bi ih se povećalo, izmjenjivači topline spojeni su serijski u sekcijama. Najjednostavnija je konstrukcija "cijevi u cijevi", koja se često pravi samostalno. U tu svrhu potrebno je odabrati promjere unutarnje i vanjske cijevi i brzinu protoka rashladne tekućine. Praktičnost čišćenja i popravka osigurava se na račun koljena koja spajaju slijedeće dionice. Ovaj dizajn se često koristi kao izmjenjivač topline s vodenom parom. 
Spiralni izmjenjivači topline su kanali napravljeni pravokutnog oblika i zavareni od limova duž kojih se kreću rashladna sredstva. Prednost je veliki kontakt površine s tekućinama, a nedostatak je mali dopušteni tlak.
Novi dizajn izmjenjivača topline
Danas se počinje razvijati proizvodnja kompaktnih izmjenjivača topline s reljefnim površinama i intenzivno kretanje tekućina. Kao rezultat toga, njihove tehničke karakteristike su bliske lamelarnim uređajima. No, proizvodnja potonjeg također se razvija i teško ih je uhvatiti. Zamjena cijevno-cijevnih izmjenjivača topline s pločastim izmjenjivačima korisna je zbog sljedećih prednosti:
- koeficijent prijenosa topline valovitog profila ploče je 3-4 puta veći;
- jednostavnost rastavljanja i popravka;
- kompaktnost, zbog malih udaljenosti između ploča.
Nedostatak je brza kontaminacija ploča zbog male veličine razmaka između njih. Ako je dobro filtrirati nosače topline, izmjenjivač topline će raditi dugo vremena. Male čestice se ne čuvaju na poliranim pločama, a turbulizacija tekućina također sprečava taloženje kontaminanata.
Povećanje intenziteta uređaja za prijenos topline
Stručnjaci neprestano stvaraju nove izmjenjivače topline s cijevima. Specifikacije se poboljšavaju primjenom sljedećih metoda:
- stvaranje turbulentnih tokova;
- izrada spiralnih umetaka koji stvaraju uzdužni i poprečni tok oko cijevi;
- proizvodnja oblikovanih, orebrenih i upletenih cijevi;
- korištenje smjese plin-tekućina;
- vibracije površina izmjenjivača topline ili pulsirajući protok rashladnih sredstava;
- kombinacija nekoliko metoda, kao što su vrtložni tok i peraje.
Turbulizacija protoka fluida značajno smanjuje skaliranje na stijenkama cijevi. Zbog toga ne zahtijevaju mjere za njihovo čišćenje, koje su potrebne za glatke površine.
Proizvodnja toplinsko-cijevnih izmjenjivača topline s uvođenjem novih metoda omogućuje povećanje učinkovitosti prijenosa topline za 2-3 puta. 
S obzirom na dodatnu potrošnju energije i troškove, radnici u proizvodnji često pokušavaju zamijeniti izmjenjivač topline pločastim izmjenjivačem topline. U usporedbi s konvencionalnim ljuskama i cijevima, bolje su za prijenos topline za 20-30%. To je više povezano s razvojem proizvodnje nove tehnologije koja i dalje dolazi s poteškoćama.
Rad izmjenjivača topline
Uređajima je potrebna periodična kontrola i nadzor rada. Parametri, kao što je temperatura, mjere se njihovim ulaznim i izlaznim vrijednostima. Ako je učinkovitost rada smanjena, morate provjeriti stanje površina. Naslage slanih soli posebno utječu na termodinamičke parametre izmjenjivača topline, gdje postoji mali razmak. Čišćenje površina obavlja se kemijski, kao i primjenom ultrazvučnih vibracija i turbulizacijom protoka rashladne tekućine.
Popravak cijevnih aparata uglavnom se sastoji od brtvljenja cijevi koje curi, što umanjuje njihove tehničke karakteristike.
zaključak
Optimalni izmjenjivači topline s oklopom i cijevi natječu se s pločastim izmjenjivačima topline i mogu se koristiti u mnogim područjima tehnologije. Novi dizajni imaju znatno manje dimenzije i potrošnju metala, što omogućuje smanjenje radnog prostora i smanjenje troškova izrade i rada.