Korpusa-un-cauruļu siltummaiņi ir plaši izmantotas siltummaiņas ierīces rūpniecībā un enerģētikas jomā. To darbības princips ir balstīts uz siltuma pārnesi starp diviem šķidrumiem caur cietu sienu. Tie nodrošina efektīvu siltuma pārnesi, izmantojot caurulēs esošo šķidrumu pretstrāvu-vai šķērsplūsmu un apvalka-puses šķidrumus. Pateicoties to izturīgajai struktūrai, pielāgošanās spējai un spējai izturēt sarežģītus darbības apstākļus, šīs ierīces veic kritiskus siltuma apmaiņas uzdevumus saldēšanas, ķīmiskās, HVAC un elektroenerģijas sistēmās.
Korpusa-un-caurules siltummaiņa pamatstruktūrā ietilpst apvalks, cauruļu saišķis, caurules loksne, deflektori un gala vāciņi. Cauruļu saišķis sastāv no vairākām paralēlām caurulēm, kas abos galos piestiprinātas pie caurules loksnes, tādējādi veidojot slēgtu caurules kanālu. Korpuss ieskauj caurules saišķi, veidojot apvalka sānu telpu, kas abos galos ir savienota ar caurules loksni un gala vāciņiem, veidojot pilnīgu šķidruma plūsmas kameru. Kad iekārta darbojas, caurulēs plūst viens šķidrums, ko sauc par caurules -sānu šķidrumu; otrs šķidrums plūst ap caurules saišķi korpusa pusē, ko sauc par apvalka{7}}puses šķidrumu. Siltums tiek pārnests no augstas temperatūras šķidruma uz zemas temperatūras šķidrumu caur caurules sieniņām, tādējādi sasniedzot sildīšanas vai dzesēšanas mērķi.
Siltuma pārneses efektivitāte ir atkarīga no šķidruma plūsmas stāvokļa un temperatūras starpības. Lai uzlabotu siltuma pārneses koeficientu, parasti korpusa pusē tiek uzstādīti deflektori, kas virza šķidrumu, lai plūstu cauri cauruļu saišķim šķērsvirzienā vai slīpā veidā, radot vairākus pagriezienus un vairākkārtēju plūsmu. Šis plūsmas modelis izjauc lamināro robežslāni, palielina turbulenci, tādējādi palielinot siltuma apmaiņas ātrumu un padarot temperatūras sadalījumu vienmērīgāku. Deflektoru atstatums un forma ir jāoptimizē, pamatojoties uz korpusa -pusplūsmas ātrumu, spiediena kritumu un vibrāciju slāpēšanas prasībām, lai izvairītos no cauruļu saišķa noguruma bojājumiem, ko izraisa šķidruma -izraisīta vibrācija.
Siltuma pārneses laikā šķidrumus caurules pusē un korpusa pusē var sakārtot pretstrāvas, līdzstrāvas-vai šķērsplūsmas-konfigurācijās. Pretstrāvas-izkārtojums ļauj abiem šķidrumiem uzturēt lielu vidējo temperatūru starpību visā siltuma apmaiņas procesā, tādējādi panākot augstāku teorētisko siltuma pārneses efektivitāti; Līdzstrāvas izkārtojums rada lielu temperatūras starpību pie ieejas un nelielu temperatūras starpību pie izejas, kā rezultātā ir relatīvi zemāka siltuma pārneses efektivitāte; šķērs-plūsmas izvietojums bieži tiek izmantots vairāku-pāreju konstrukcijās, lai līdzsvarotu temperatūras starpības izmantošanu ar konstrukcijas kompaktumu. Praktiskajās konstrukcijās bieži tiek izmantota vairāku cauruļu un vairāku apvalka eju kombinācija, lai palielinātu siltuma pārneses laukumu ierobežotā tilpumā un atbilstu dažādām ieplūdes un izplūdes temperatūras prasībām.
Caurules sienu materiāla siltumvadītspēja tieši ietekmē siltuma pārneses ātrumu. Tāpēc atbilstoši cauruļu materiāli, piemēram, varš, nerūsējošais tērauds, oglekļa tērauds vai īpaši sakausējumi, ir jāizvēlas, pamatojoties uz vides ķīmiskajām īpašībām, temperatūru un spiedienu. Vienlaikus šķidruma plūsmas ātrums jākontrolē saprātīgā diapazonā. Pārāk zems plūsmas ātrums var viegli izraisīt piesārņojumu un siltuma pārneses pasliktināšanos, savukārt pārāk liels plūsmas ātrums palielina plūsmas pretestību un erozijas risku. Materiāliem, kuriem ir nosliece uz piesārņojumu vai ar augstu viskozitāti, konstrukcijas projektā var rezervēt tīrīšanas kanālus vai var izmantot noņemamus cauruļu saišķus, lai atvieglotu piesārņojuma noņemšanu un veiktspējas atjaunošanu apkopes laikā.
Termiskās izplešanās atšķirību ietekme jāņem vērā arī korpusa{0}}un-cauruļu siltummaiņu darbības laikā. Fiksētas cauruļu lokšņu konstrukcijas ir piemērotas apstākļiem ar nelielām temperatūras atšķirībām. Tomēr, ja temperatūras starpība starp caurules pusi un korpusa pusi ir liela, parasti tiek izmantotas peldošās galvas vai U-caurules, kas ļauj dažiem cauruļu kūļiem brīvi izplesties un sarauties, izvairoties no caurules loksnes vai cauruļu bojājumiem termiskā stresa dēļ.
Parasti apvalka{0}}un-caurules siltummaiņa darbības princips ir pārnest siltumu starp šķidrumiem caurulēs un korpusa pusi caur cauruļu saišķa sieniņu. Tas uzlabo siltuma pārnesi ar saprātīgu plūsmas kanālu dizainu un deflektora struktūru, kā arī ņem vērā spiediena izturību, izturību pret koroziju un termiskā sprieguma kompensāciju materiālu izvēlē un konstrukcijas izkārtojumā, tādējādi panākot stabilu un efektīvu siltuma apmaiņu un apmierinot dažādu rūpniecības un enerģētikas jomu siltuma pārvaldības vajadzības.
