El intercambiador de calor de carcasa y tubos (shell-and-tube) se refiere a los intercambiadores de calor en los que la superficie de intercambio de calor entre dos flujos se forma a partir de tuberías encerradas en una carcasa, y el intercambio de calor se lleva a cabo a través de la superficie de estas tuberías.
El intercambiador de calor de carcasa y tubos se considera el tipo más común de intercambiador de calor que existe actualmente. Por primera vez, tales dispositivos se desarrollaron a principios del siglo XX. Su aparición se debió al hecho de que las centrales térmicas necesitaban intercambiadores de calor con altas tasas de transferencia de calor y la capacidad de operar a alta presión. En el futuro, dichos equipos comenzaron a usarse en la creación de evaporadores y calentadores y en la industria petrolera .
Hoy en día, los intercambiadores de calor de carcasa y tubos han encontrado su uso activo tanto en la industria como en condiciones domésticas.
En un intercambiador de calor de carcasa y tubos, uno de los portadores de calor se mueve a través de las tuberías (espacio del tubo), el otro, en el espacio anular. En este caso, el calor de un refrigerante más calentado se transfiere a través de la superficie de las paredes de la tubería a un refrigerante menos calentado. Muy a menudo, se proporciona la dirección opuesta de movimiento de los portadores de calor, lo que contribuye a la transferencia de calor más eficiente.
Los elementos estructurales de un intercambiador de calor de carcasa y tubos son:
Se utilizan los siguientes tipos de intercambiadores de calor:
Los tubos del intercambiador de calor están ubicados en el núcleo de la carcasa y tienen el impacto más directo en la velocidad de movimiento de la sustancia, y el coeficiente de transferencia de calor y la eficiencia del intercambiador de calor dependen de la velocidad .
Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos se distinguen favorablemente por un amplio rango de temperatura de funcionamiento, resistencia al golpe de ariete, alta eficiencia, resistencia al desgaste, durabilidad, mantenibilidad, seguridad operativa y la capacidad de operar en un entorno agresivo.
Para calcular el área de un intercambiador de calor de carcasa y tubos, utilice la fórmula: F=Q/(K∆tav). F es el área superficial de intercambio de calor, tav es la diferencia de temperatura promedio entre los portadores de calor, K es el coeficiente de transferencia de calor, Q es la cantidad de calor.
Para realizar un cálculo térmico de un intercambiador de calor de carcasa y tubos, es necesario conocer los valores de los siguientes parámetros: