Structuur van shell-and-tube-warmtewisselaars

Een warmtewisselaar met schaal-en-buizen bestaat uit een schaal, buizenbundels voor warmteoverdracht, buisplaten, schotten en buisdozen. De schaal is typisch cilindrisch en bevat de buisbundels die aan beide uiteinden aan de buisplaten zijn bevestigd. De twee vloeistoffen die warmte uitwisselen, worden de vloeistof aan de schil-zijde en de koude vloeistof genoemd; één stroomt in de buizen. Om de warmteoverdrachtscoëfficiënt van de vloeistof buiten de buizen te verbeteren, worden meestal verschillende schotten in de schaal geïnstalleerd. Deze schotten verhogen de snelheid van de vloeistof aan de schaalzijde, waardoor deze meerdere keren langs een vooraf bepaald pad door de buizenbundel wordt gedwongen, waardoor de turbulentie wordt vergroot. De warmtewisselingsbuizen kunnen in een gelijkzijdige driehoek of een vierkant op de buizenplaat worden aangebracht. Een gelijkzijdige driehoeksopstelling is compacter, wat resulteert in hogere turbulentie en een grotere warmteoverdrachtscoëfficiënt; een vierkante opstelling vergemakkelijkt het reinigen van de buitenkant van de buizen en is geschikt voor vloeistoffen die gevoelig zijn voor kalkaanslag.

De belangrijkste regelparameters van een shell{0}}en-buizenwarmtewisselaar zijn het verwarmingsoppervlak, de warmwaterstroomsnelheid, de warmtewisselingscapaciteit en de parameters voor het warmteoverdrachtsmedium.

Eén doorgang van de vloeistof door de buizenbundel wordt één doorgang genoemd; één doorgang door de schaal wordt één shell-pass genoemd. Het diagram toont de eenvoudigste warmtewisselaar met enkele-schaal-doorgang, enkele-buis-doorgang, vaak afgekort als een warmtewisselaar van het type 1-1. Om de vloeistofsnelheid in de buizen te vergroten, kunnen aan beide uiteinden schotten in de buizenbundels worden geïnstalleerd, waardoor alle buizen in verschillende groepen worden verdeeld. Op deze manier passeert de vloeistof slechts een deel van de buizen tegelijk, waardoor de buizenbundel meerdere keren wordt doorkruist; dit heet multi-tube pass. Op dezelfde manier kunnen, om de stroomsnelheid buiten de buizen te vergroten, longitudinale schotten in de schaal worden geïnstalleerd, waardoor de vloeistof meerdere keren door de schaalruimte wordt gedwongen; dit wordt multi-shell-pass genoemd. Warmtewisselaars met meerdere-buispassages en multishellpassagewarmtewisselaars kunnen in combinatie worden gebruikt.