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शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर

1850
Shell and tube heat exchanger used in mechanical engineering for heat transfer applications.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर उच्च दबाव वाले अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाने वाला एक सामान्य प्रकार का एक्सचेंजर है। इसमें एक बड़े बेलनाकार शेल के भीतर ट्यूबों की एक श्रृंखला (ट्यूब बंडल) होती है। एक द्रव ट्यूबों के माध्यम से प्रवाहित होता है, जबकि दूसरा द्रव शेल के भीतर ट्यूबों के ऊपर से प्रवाहित होता है, जिससे दोनों द्रवों के बीच ऊष्मा का स्थानांतरण सुगम होता है।

शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर का डिज़ाइन अत्यधिक लचीलापन और मजबूती प्रदान करता है, जिससे यह प्रक्रिया उद्योगों में एक महत्वपूर्ण उपकरण बन जाता है। इसके प्रमुख घटकों में शेल, ट्यूब, ट्यूब शीट, बैफल और हेडर (या चैनल) शामिल हैं। ट्यूब की ओर का द्रव ट्यूबों के माध्यम से प्रवाहित होता है, जबकि शेल की ओर का द्रव ट्यूबों और शेल के बीच के स्थान में प्रवाहित होता है। बैफल शेल के भीतर रखी गई प्लेटें होती हैं जो दो मुख्य कार्य करती हैं: ये ट्यूबों को सहारा देती हैं, कंपन और झुकाव को रोकती हैं, और शेल की ओर के द्रव को ट्यूब बंडल के आर-पार ज़िगज़ैग पैटर्न में प्रवाहित करती हैं। यह क्रॉस-फ्लो द्रव के वेग और ऊष्मा स्थानांतरण गुणांक को बढ़ाता है, जिससे साधारण अक्षीय प्रवाह की तुलना में एक्सचेंजर की दक्षता में काफी सुधार होता है। विभिन्न विन्यास मौजूद हैं, जैसे कि ट्यूब और शेल दोनों ओर सिंगल-पास या मल्टी-पास डिज़ाइन, जो इंजीनियरों को विशिष्ट तापमान प्रोफाइल और दबाव ड्रॉप बाधाओं के लिए अनुकूलन करने की अनुमति देते हैं। उदाहरण के लिए, एक "1-2 एक्सचेंजर" में शेल साइड पर एक पास और ट्यूब साइड पर दो पास होते हैं। संक्षारक तरल पदार्थों और अत्यधिक तापमान को संभालने के लिए निर्माण सामग्री में कार्बन स्टील से लेकर उच्च-निकल मिश्र धातुओं तक व्यापक विविधता हो सकती है।

UNESCO Nomenclature: 3317
यांत्रिक इंजीनियरिंग

Type

भौतिक उपकरण

व्यवधान

मूलभूत

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • प्रारंभिक भाप इंजन कंडेंसर और बॉयलर (उदाहरण के लिए, जेम्स वाट का पृथक कंडेंसर)
  • धातु विज्ञान में प्रगति के कारण निर्बाध ट्यूब और बड़े स्टील के खोलों का उत्पादन संभव हो पा रहा है।
  • वेल्डिंग और निर्माण तकनीकों का विकास
  • संवहनी ऊष्मा स्थानांतरण सिद्धांतों की समझ

आवेदन

  • तेल रिफाइनरी और पेट्रोकेमिकल संयंत्र
  • विद्युत उत्पादन स्टेशनों में भाप संघनन यंत्र
  • रासायनिक विनिर्माण में प्रक्रिया द्रव को गर्म और ठंडा करना
  • बड़े पैमाने पर प्रशीतन और एचवीएसी सिस्टम (चिलर)
  • विभिन्न औद्योगिक प्रक्रियाओं में प्रीहीटर और बॉयलर

पेटेंट:

  • US13280A

संभावित नवाचार विचार

  • बेहतर प्रवाह वितरण और कम दबाव गिरावट के लिए अनुकूलित ज्यामिति वाले 3डी-मुद्रित ट्यूब शीट और बैफल।
  • सतह क्षेत्र बढ़ाने और अशांति को बढ़ावा देने के लिए मुड़ी हुई या पंखदार ट्यूबों का उपयोग, जिससे ऊष्मा स्थानांतरण दक्षता में वृद्धि होती है।
  • स्मार्ट एक्सचेंजर जिनमें अंतर्निहित सेंसर लगे होते हैं जो वास्तविक समय में गंदगी और ट्यूब कंपन की निगरानी करते हैं।
  • ट्यूबों के परिचालन जीवन को बढ़ाने और रखरखाव को कम करने के लिए उन्नत एंटी-फाउलिंग कोटिंग्स का विकास।
  • आसान परिवहन, संयोजन और विस्तारशीलता के लिए मॉड्यूलर शेल और ट्यूब डिज़ाइन
  • हाइब्रिड शेल-एंड-ट्यूब/प्लेट हीट एक्सचेंजर जो दोनों डिज़ाइनों के लाभों को संयोजित करता है
  • शेल-साइड प्रवाह का सटीक अनुकरण करने और बैफल डिज़ाइन को अनुकूलित करने के लिए कम्प्यूटेशनल फ्लूइड डायनामिक्स (सीएफडी) मॉडल का उपयोग किया जाता है।
  • use of exotic materials like टाइटेनियम or zirconium for highly corrosive applications
  • प्रवाह के कारण ट्यूब की विफलता को रोकने के लिए कंपन-अवरोधक समर्थन प्रणाली
  • इलेक्ट्रॉनिक्स और एयरोस्पेस अनुप्रयोगों के लिए कॉम्पैक्ट, माइक्रो-स्केल शेल और ट्यूब एक्सचेंजर
संबंधित विषय: शेल और ट्यूब, हीट एक्सचेंजर, टेमा, बैफल्स, ट्यूब बंडल, हीट ट्रांसफर, प्रोसेस इंजीनियरिंग, कंडेंसर, बॉयलर, मैकेनिकल इंजीनियरिंग।

ऐतिहासिक संदर्भ

शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर

1850
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1850
1850
1860
1870
1876
1834
1850
1850
1850
1850
1867
1875-01-01
1881

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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