L-iskambjaturi tas-sħana tal-qoxra-u-tubi huma tagħmir tal-iskambju tas-sħana użat ħafna fl-industrija u fl-oqsma tal-enerġija. Il-prinċipju tax-xogħol tagħhom huwa bbażat fuq it-trasferiment tas-sħana bejn żewġ fluwidi minn ħajt solidu. Huma jiksbu trasferiment effiċjenti tas-sħana billi jużaw il-kont-kurrent jew cross-fluss tal-fluwidi ġewwa t-tubi u l-fluwidi tal-ġnub tal-qoxra-. Minħabba l-istruttura robusta, l-adattabilità u l-kapaċità tagħhom li jimmaniġġjaw kundizzjonijiet operattivi kumplessi, dawn l-apparati jwettqu kompiti kritiċi ta 'skambju tas-sħana f'sistemi ta' refriġerazzjoni, kimiċi, HVAC u enerġija.
L-istruttura tal-qalba ta' skambjatur tas-sħana tal-qoxra-u-tubu tinkludi l-qoxra, il-mazz ta' tubi, il-folja tat-tubi, il-baffles, u l-għotjien tat-tarf. Il-qatta tat-tubi tikkonsisti f'diversi tubi paralleli, imwaħħla fiż-żewġt itruf mal-folja tat-tubi, u b'hekk jiffurmaw kanal tat-tubu magħluq. Il-qoxra ddawwar il-qatta tat-tubi biex tifforma l-ispazju tal-ġnub tal-qoxra-, imqabbad fiż-żewġt itruf mal-folja tat-tubi u l-għotjien tat-tarf, li jikkostitwixxu kamra sħiħa tal-fluss tal-fluwidu. Meta t-tagħmir ikun qed jaħdem, fluwidu wieħed jiċċirkola ġewwa t-tubi, imsejjaħ it-tubu-fluwidu tal-ġenb; il-fluwidu l-ieħor jiċċirkola madwar il-gozz tat-tubi fin-naħa tal-qoxra, imsejjaħ il-fluwidu tal-ġenb tal-qoxra-. Is-sħana tiġi trasferita mill-fluwidu ta'-temperatura għolja għall-fluwidu ta'-temperatura baxxa minn ġol-ħitan tat-tubi, biex jintlaħaq l-iskop ta' tisħin jew tkessiħ.
L-effiċjenza tat-trasferiment tas-sħana tiddependi fuq l-istat tal-fluss tal-fluwidu u d-differenza fit-temperatura. Biex ittejjeb il-koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana, baffles huma tipikament installati fin-naħa tal-qoxra biex jiggwidaw il-fluwidu biex jiċċirkola tul il-qatta tat-tubi b'mod trasversali jew oblikwu, u joħolqu dawriet multipli u fluss multi-pass. Dan il-mudell tal-fluss ifixkel is-saff tal-konfini laminari, isaħħaħ it-taqlib, u b'hekk iżid ir-rata tal-iskambju tas-sħana u jagħmel id-distribuzzjoni tat-temperatura aktar uniformi. L-ispazjar u l-għamla tal-baffles jeħtieġ li jiġu ottimizzati abbażi tal-qoxra-veloċità tal-fluss tal-ġenb, tnaqqis fil-pressjoni, u rekwiżiti ta 'damping tal-vibrazzjoni biex tiġi evitata ħsara mill-għeja lill-gozz ta' tubi kkawżata minn vibrazzjoni indotta tal-fluwidu-.
Matul it-trasferiment tas-sħana, il-fluwidi fin-naħa tat-tubu u n-naħa tal-qoxra jistgħu jiġu rranġati f'konfigurazzjonijiet ta' kontro-kurrent, ko-kurrent, jew cross-konfigurazzjonijiet. L-arranġament tal-kontro-kurrent jippermetti li ż-żewġ fluwidi jżommu differenza kbira fit-temperatura medja matul il-proċess tal-iskambju tas-sħana, u b'hekk tinkiseb effiċjenza teoretika tat-trasferiment tas-sħana ogħla; ko-arranġament kurrenti jirriżulta f'differenza kbira fit-temperatura fid-daħla u differenza żgħira fit-temperatura fl-iżbokk, li twassal għal effiċjenza ta 'trasferiment tas-sħana relattivament aktar baxxa; L-arranġament tal-fluss trans-spiss jintuża fi strutturi b'ħafna-pass biex jibbilanċja l-użu tad-differenza fit-temperatura mal-kumpattezza strutturali. F'disinji prattiċi, taħlita ta 'passes ta' tubi multipli u passes ta 'qoxra multipli ħafna drabi tintuża biex iżżid iż-żona tat-trasferiment tas-sħana f'volum limitat u tissodisfa rekwiżiti differenti ta' temperatura tad-dħul u l-ħruġ.
Il-konduttività termali tal-materjal tal-ħajt tat-tubu taffettwa direttament ir-rata tat-trasferiment tas-sħana. Għalhekk, materjali tat-tubi xierqa, bħal ram, azzar li ma jissaddadx, azzar tal-karbonju, jew ligi speċjali, għandhom jintgħażlu abbażi tal-proprjetajiet kimiċi, it-temperatura u l-pressjoni tal-medju. Fl-istess ħin, ir-rata tal-fluss tal-fluwidu għandha tiġi kkontrollata f'medda raġonevoli. Rata ta 'fluss baxxa wisq tista' faċilment twassal għal fouling u deterjorazzjoni tat-trasferiment tas-sħana, filwaqt li rata ta 'fluss għolja wisq iżżid ir-reżistenza tal-fluss u r-riskju ta' erożjoni. Għal midja suxxettibbli għall-fouling jew b'viskożità għolja, kanali tat-tindif jistgħu jiġu riżervati fid-disinn strutturali, jew mazzi ta 'tubi li jinqalgħu jistgħu jintużaw biex jiffaċilitaw it-tneħħija tal-fouling u r-restawr tal-prestazzjoni waqt il-manutenzjoni.
L-effetti tad-differenzi ta' espansjoni termali għandhom jitqiesu wkoll waqt it-tħaddim tal-iskambjaturi tas-sħana tal-qoxra-u-tubi. L-istrutturi fissi tal-folji tat-tubi huma adattati għal kundizzjonijiet b'differenzi żgħar fit-temperatura. Madankollu, meta d-differenza fit-temperatura bejn in-naħa tat-tubu u n-naħa tal-qoxra hija kbira, tipikament jintużaw disinji ta 'ras f'wiċċ l-ilma jew ta' tubi U-, li jippermettu li xi gzuz ta 'tubi jespandu u jikkuntrattaw liberament, u jevitaw ħsara lill-folja jew tubi tat-tubi minħabba stress termali.
B'mod ġenerali, il-prinċipju ta 'ħidma ta' skambjatur tas-sħana tal-qoxra-u-tubu huwa li tittrasferixxi s-sħana bejn il-fluwidi ġewwa t-tubi u n-naħa tal-qoxra mill-ħajt tal-qatta tat-tubi. Ittejjeb it-trasferiment tas-sħana b'disinn raġonevoli tal-kanal tal-fluss u struttura tal-baffle, u tqis ir-reżistenza għall-pressjoni, ir-reżistenza għall-korrużjoni u l-kumpens tal-istress termali fl-għażla tal-materjal u l-arranġament strutturali, u b'hekk jikseb skambju tas-sħana stabbli u effiċjenti u jissodisfa l-ħtiġijiet ta 'ġestjoni termali ta' diversi oqsma industrijali u tal-enerġija.
