اواپراتور آبی (SHELL & TUBE) که پوسته ولوله نیز نامیده می‌شود، عضوی از سیتم برودت است که وظیفه انتقال حرارت بین دو سیال را برعهده دارد و بیشتر در سیستم‌های تهویه مطبوع بخصوص چیلر به عنوان اواپراتور چیلر سیستم فعالیت می‌کند. مبدل حرارتی بیشترین کاربرد را در صنعت تهویه مطبوع دارد و مناسب‌ترین نوع مبدل در شرایط فشار و دما بالا است. مبدل در واقع شامل دسته‌ای لوله مسی است که درون یک پوسته جاسازی شده‌اند.

 

نحوه کارکرد 

یک سیال از طریق ورودی مبرد، وارد لوله‌های مسی و یک سیال (آب) از طریق ورودی آب، وارد پوسته می‌شود و اطراف لوله‌های مسی را می‌پوشاند. بر اثر اختلاف دمای میان دو سیال حرارت از یک سیال به دیگری منتقل شده در نتیجه سیال گرماگیر تغییر فاز داده و سیال گرماده خنک می‌شود و هر کدام از طریق خروجی مربوط به خود خارج می‌شوند.

کارکرد اواپراتور آبی

اجزای تشکیل دهنده

لوله مسی (TUBE)

با استفاده از تعدادی لوله مسی که در طول پوسته کشیده شده‌اند سطح تماس دو سیال و در نتیجه انتقال حرارت میان آن دو افزایش می‌یابد. لوله‌ها می توانند صاف و یا دارای خم U شکل باشند.

لوله مس و یو

صفحه لوله (TUBE SHEET)

در ابتدا و انتهای همه لوله‌های مسی یه صفحه قرار دارد که مهار و آب‌بندی لوله‌ها را نسبت به یکدیگر بر عهده دارد. این صفحه ممکن از در دو طرف پوسته ثابت شده و یا یکی ثابت و صفحه دیگر آزاد و شناور باشد تا از مشکلات ناشی از انبساط ایجاد شده در اثر اختلاف حرارتی  جلوگیری کند.

صفحه لوله

بافل‌ها

درون پوسته صفحاتی به عنوان هدایت کننده سیال (آب) موازی با صفحه لوله قرار داده می‌شود تا حرکت سیال درون لوله دچار اغتشاش شده در نتیجه سطح تماس میان دو سال افزایش می‌یابد. این امر باعث می‌شود راندمان انتقال حرارت به حداکثر برسد.

بافل

انواع 

اواپراتور آبی یا شل اند تیوب بر اساس نحوه ورود و خروج سیال درون لوله‌های مسی (پاس) و تعداد صفحه لوله به 3 دسته زیر تقسیم می‌شوند.

منظور از پاس تعداد مسیرهایی است که سیال پس از ورود به لوله‌های مسی طی می‌کند و از خروجی خارج می‌شود. این مبدل‌ها اکثرا در مدل‌های 1، 2 و 4 پاس طراحی و ساخته می‌شوند.

یک پاس با دو صفحه لوله

در این مدل سیال پس از گذر از صفحه لوله ابتدایی و ورود به لوله‌های مسی طی یک مسیر مستقیم، طول پوسته را درون لوله‌ها طی کرده و از صفحه لوله انتهایی و در نهایت خروجی مربوط به خود خارج می‌شود. در این حالت یک پاس (مسیر) و دو صفحه وجود دارد. در این مدل، رسوب و گرفتگی درون لوله‌ها که ناشی از عبور آب است به آسانی و به روش فیزیکی قابل نظافت و پاکسازی است.

اواپراتور آبی 1

دو پاس با دو صفحه لوله

در این مدل سیال پس از  ورود به نیمی از لوله‌‌‌های مسی گذر کرده از صفحه لوله ابتدایی طی یک مسیر مستقیم و عبور از صفحه لوله انتهایی پوسته با استفاده از یک خم U شکل 180 درجه دچار تغییر مسیر شده و مسیر رفته را باز می‌گردد و پس ازعبور مجدد از صفحه لوله ابتدای پوسته و لوله از مبدل خارج می‌شود.

در نتیجه حرکت رفت و برگشتی (دو پاس) سیال فرصت بیشتری پیدا کرده تا با آب وردی به پوسته تبادل حرارت کند. مزیت این مدل علاوه بر نظافت و پاکسازی آسان رسوب و گرفتگی‌ درون لوله‌ها به روش فیزیکی، افزایش راندمان و انتقال حرارت دوبرابری در اثر طولانی‌تر شدن مسیر است.

اواپراتور آبی 2

دو پاس با یک صفحه لوله

در این مدل سیال پس از گذر از صفحه لوله ابتدایی که به پوسته ثابت شده است و ورود به لوله‌های مسی طی یک مسیر مستقیم در انتهای مسیر با استفاده از خم U شکل 180 درجه دچار تغییر مسیر شده و مسیر رفته را باز می‌گردد و پس از عبور مجدد از صفحه لوله ابتدایی از پوسته خارج می‌شود.

همانطور که در تصویر مشاده می‌کنید، در انتهای مسیر و قسمت خم U شکل آزاد و شناور بوده به همین دلیل بر خلاف دو نوع قبلی جهت پاکسازی رسوب و گرفتگی داخل لوله‌ها نمی‌توان از روش‌های فیزیکی استفاده کرد و باید از روش‌های شیمیایی بهره برد زیرا لوله‌ها در یک طرف آزاد و شناور بوده و ممکن است دچار آسیب شوند. در این حالت نیز راندمان در اثر افزایش طول مسیر افزایش می‌یابد.

اواپراتور آبی 3