Schimbătorul de căldură cu carcasă și tub (shell-and-tube) se referă la schimbătoarele de căldură în care suprafața de schimb de căldură dintre două fluxuri este formată din țevi închise într-o carcasă, iar schimbul de căldură se realizează prin suprafața acestor țevi.
Schimbatorul de caldura cu manta si tub este considerat cel mai comun tip de schimbator de caldura existent in prezent. Pentru prima dată, astfel de dispozitive au fost dezvoltate la începutul secolului al XX-lea. Apariția lor s-a datorat faptului că centralele termice aveau nevoie de schimbătoare de căldură cu rate mari de transfer de căldură și capacitatea de a funcționa la presiune ridicată. În viitor, astfel de echipamente au început să fie utilizate în crearea de evaporatoare și încălzitoare și în industria petrolului .
Astăzi, schimbătoarele de căldură cu carcasă și tub și-au găsit utilizarea activă atât în industrie , cât și în condiții casnice.
Într-un schimbător de căldură cu carcasă și tub, unul dintre purtătorii de căldură se deplasează prin țevi (spațiul tubului), celălalt - în spațiul inelar. În acest caz, căldura de la un lichid de răcire mai încălzit este transferată prin suprafața pereților conductei către un lichid de răcire mai puțin încălzit. Cel mai adesea, este prevăzută direcția opusă de mișcare a purtătorilor de căldură, ceea ce contribuie la cel mai eficient transfer de căldură.
Elementele structurale ale unui schimbător de căldură cu carcasă și tub sunt:
Se folosesc următoarele tipuri de schimbătoare de căldură:
Tuburile schimbătorului de căldură sunt situate în miezul carcasei și au cel mai direct impact asupra vitezei de mișcare a substanței, iar coeficientul de transfer de căldură și eficiența schimbătorului de căldură depind de viteză .
Schimbătoarele de căldură cu carcasă și tub se disting în mod favorabil printr-o gamă largă de temperatură de funcționare, rezistență la lovituri de apă, eficiență ridicată, rezistență la uzură, durabilitate, mentenanță, siguranță operațională și capacitatea de a funcționa într-un mediu agresiv.
Pentru a calcula aria unui schimbător de căldură cu carcasă și tub, utilizați formula: F=Q/(K∆tav). F este suprafața de schimb de căldură, tav este diferența medie de temperatură între purtătorii de căldură, K este coeficientul de transfer de căldură, Q este cantitatea de căldură.
Pentru a face un calcul termic al unui schimbător de căldură cu carcasă și tub, este necesar să se cunoască valorile următorilor parametri: