Difference between plate heat exchanger and tubular heat exchanger?
Différence entre l'échangeur de chaleur à plaques et l'échangeur de chaleur tubulaire?
In certain conditions where there is a significant temperature differential between the cooling medium and liquid being cooled, a shell and tube heat exchanger is often the more cost-effective cooling solution compared to a plate heat exchanger. This is due to the small flow path within the plate heat exchanger which creates significant amounts of turbulence, leading to high pressure drop within the unit.
As the name suggests, plate heat exchangers are constructed from a series of thin metal plates. Usually made in stainless steel, each plate contains an intricate pressed pattern, and to ensure the unit is watertight, rubber gaskets are ‘sandwiched’ between all the metal plates, which are then compressed together in a rigid frame to form an arrangement of parallel flow channels with alternating hot and cold fluids.
In contrast, shell and tube design heat exchangers consist of two primary components; the outer body (or shell) and tube core (or bundle) inside the shell. Cooling media flows through the tube core, whilst the hot fluid enters the shell via an inlet port, flowing through and around the outside of the tube core through a series of baffle plates, before leaving the shell via outlet port. For maximum heat transfer efficiency the hot and cold fluids travel in a ‘counterflow’ direction through the heat exchanger. For more information on counterflow.
Whilst plate heat exchangers can be quite compact and have the ability to be increased in size, should cooling requirements change, they will be more costly to maintain than the equivalent shell and tube heat exchanger, as typically the rubber gaskets age, harden and need replacing every 2 years. This is a time-consuming and costly exercise, putting the heat exchanger out of service for longer periods. Additionally, leak detection can be more difficult and requires skilled labour to undertake the work. And, due to greater water flow resistance inside the heat exchanger, there is an increased chance of fouling, reducing the efficiency of the unit.
In contrast, shell & tube heat exchangers are extremely easy to maintain; removing the end covers reveals the tube core, which can be withdrawn for cleaning and routine maintenance. Heat transfer efficiency of a quality shell & tube heat exchanger, such as Bowman, is extremely good, whilst the units themselves are tough, providing long life durability. Shell and tube heat exchangers can also be used with the most demanding cooling media, including sea water and mineral rich or contaminated water.
More information on Bowman’s range of shell & tube heat exchangers.
Dans certaines conditions où il existe une différence de température significative entre le milieu de refroidissement et le liquide refroidi, un échangeur de chaleur à coque et tube est souvent la solution de refroidissement la plus rentable par rapport à un échangeur de chaleur à plaques. Cela est dû au petit trajet d’écoulement dans l’échangeur de chaleur à plaques qui crée des quantités importantes de turbulence, conduisant à une chute de pression élevée dans l’unité.
Comme leur nom l’indique, les échangeurs de chaleur à plaques sont construits à partir d’une série de plaques métalliques minces. Habituellement fabriqué en acier inoxydable, chaque plaque contient un motif pressé complexe, et pour garantir l’étanchéité de l’unité, des joints en caoutchouc sont “ pris en sandwich ” entre toutes les plaques métalliques, qui sont ensuite compressées ensemble dans un cadre rigide pour former un arrangement de parallèle canaux d’écoulement avec alternance de fluides chauds et froids.
En revanche, les échangeurs de chaleur à coque et à tube se composent de deux composants principaux; le corps extérieur (ou coque) et le noyau du tube (ou faisceau) à l’intérieur de la coque. Le liquide de refroidissement s’écoule à travers le noyau du tube, tandis que le fluide chaud entre dans la coque via un orifice d’entrée, s’écoulant à travers et autour de l’extérieur du noyau du tube à travers une série de déflecteurs, avant de quitter la coque via l’orifice de sortie. Pour une efficacité maximale du transfert de chaleur, les fluides chauds et froids circulent dans une direction «à contre-courant» à travers l’échangeur de chaleur. Pour plus d’informations sur le contre-courant.
Alors que les échangeurs de chaleur à plaques peuvent être assez compacts et ont la capacité d’être augmentés en taille, si les besoins de refroidissement changent, ils sont plus coûteux à entretenir que les échangeurs de chaleur à coque et tubes équivalents, car généralement les joints en caoutchouc durcissent et doivent être remplacés tous les deux ans. Il s’agit d’un exercice long et coûteux, mettant l’échangeur de chaleur hors service pendant de plus longues périodes. De plus, la détection des fuites peut être plus difficile et exiger une main-d’œuvre qualifiée pour entreprendre le travail. Et, en raison d’une plus grande résistance à l’écoulement de l’eau à l’intérieur de l’échangeur de chaleur, il y a un risque accru d’encrassement, ce qui réduit l’efficacité de l’unité.
En revanche, les échangeurs de chaleur à coque et tube sont extrêmement faciles à entretenir; le retrait des couvercles d’extrémité révèle le noyau du tube, qui peut être retiré pour le nettoyage et l’entretien de routine. L’efficacité du transfert de chaleur d’un échangeur de chaleur à coque et tube de qualité, tel que Bowman, est extrêmement bonne, tandis que les unités elles-mêmes sont robustes, offrant une longue durée de vie. Les échangeurs de chaleur à coque et à tubes peuvent également être utilisés avec les fluides de refroidissement les plus contraignants, notamment l’eau de mer et l’eau riche en minéraux ou contaminée. Plus d’informations sur la gamme d’échangeurs de chaleur à tubes et tubes de Bowman.