January 2, 2026
एक विशाल तेल रिफाइनरी की कल्पना करें, जहाँ पाइपों के जटिल नेटवर्क एक जीवित जीव में रक्त वाहिकाओं की तरह एक-दूसरे को काटते हैं। इन जटिल प्रणालियों के केंद्र में, शेल-एंड-ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स महत्वपूर्ण "सर्कुलेटरी सेंटर" के रूप में कार्य करते हैं, जो चुपचाप ऊर्जा हस्तांतरण और रूपांतरण की सुविधा प्रदान करते हैं। ये सर्वव्यापी उपकरण पेट्रोकेमिकल प्रसंस्करण जैसे उच्च-दबाव अनुप्रयोगों में अपरिहार्य भूमिका निभाते हैं। लेकिन वे वास्तव में कैसे काम करते हैं, और किन डिज़ाइन विचारों से उनके कार्यान्वयन का संचालन होता है? यह व्यापक अन्वेषण शेल-एंड-ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स की बहुआयामी प्रकृति को उजागर करता है।
जैसा कि नाम से पता चलता है, इन हीट एक्सचेंजर्स में दो प्राथमिक घटक होते हैं: एक बाहरी शेल जिसमें एक आंतरिक ट्यूब बंडल होता है। बेलनाकार शेल एक दबाव पोत के रूप में कार्य करता है जिसमें कई ट्यूब होते हैं जिनके माध्यम से तरल पदार्थ बहते हैं। थर्मल विनिमय ट्यूब की दीवारों पर होता है जो दो तापमान-विनियमित तरल धाराओं को अलग करता है। ट्यूब विन्यास चिकनी दीवारों से लेकर अनुदैर्ध्य रूप से पंखों वाले डिज़ाइनों तक भिन्न होते हैं, प्रत्येक अलग-अलग गर्मी हस्तांतरण आवश्यकताओं को पूरा करता है।
उनकी औद्योगिक व्यापकता कॉम्पैक्ट निर्माण, उच्च-दबाव सहनशीलता और परिचालन बहुमुखी प्रतिभा से उपजी है। ये इकाइयाँ विभिन्न अनुप्रयोगों में तरल-तरल, गैस-गैस, वाष्पीकरण और संघनन प्रक्रियाओं को कुशलता से संभालती हैं।
मूल कार्य तंत्र प्रवाहकीय ट्यूब दीवारों द्वारा अलग किए गए तरल पदार्थों के बीच तापमान अंतर पर निर्भर करता है। आमतौर पर, एक माध्यम ट्यूबों (ट्यूब-साइड तरल पदार्थ) से होकर बहता है जबकि दूसरा शेल के अंदर उनके बाहर घूमता है (शेल-साइड तरल पदार्थ)। दक्षता बढ़ाने के लिए, शेल-साइड प्रवाह अक्सर ट्यूब बंडलों के लंबवत क्रॉस-करंट पैटर्न अपनाता है। रणनीतिक रूप से रखे गए बाफ़ल शेल-साइड तरल पदार्थ को कई बार ट्यूबों के पार पुनर्निर्देशित करते हैं, जिससे अशांति बढ़ती है और गर्मी हस्तांतरण गुणांक में सुधार होता है।
गर्मी गर्म से ठंडे तरल पदार्थों में चली जाती है—दिशात्मकता प्रक्रिया आवश्यकताओं पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, हीटिंग अनुप्रयोग भाप को गर्म माध्यम के रूप में नियोजित कर सकते हैं जबकि शीतलन प्रक्रियाएं ठंडे पानी का उपयोग कर सकती हैं। प्रदर्शन तरल गुणों, प्रवाह वेग, ट्यूब सामग्री और संरचनात्मक इंजीनियरिंग सहित कई चरों पर निर्भर करता है।
परमाणु ऊर्जा संयंत्र विशेष यू-ट्यूब स्टीम जनरेटर का उपयोग करते हैं—दो-चरण एक्सचेंजर्स जो टरबाइन-ड्राइविंग भाप में पुनर्नवीनीकरण पानी उबालते हैं। अधिकांश इकाइयों में 1, 2, या 4 ट्यूब-साइड पास (शेल के माध्यम से तरल पदार्थ ट्रैवर्सल) होते हैं। पावर प्लांट सरफेस कंडेनसर आमतौर पर सिंगल-पास स्ट्रेट-ट्यूब डिज़ाइन का उपयोग करते हैं।
सामान्य सामग्रियों में तांबे के मिश्र धातु, स्टेनलेस स्टील, टाइटेनियम और चरम तापमान के लिए पीएफए जैसे विशेष बहुलक शामिल हैं। अनुचित चयन शेल और ट्यूब किनारों के बीच रिसाव, संदूषण या दबाव हानि का जोखिम उठाता है।
महत्वपूर्ण सुरक्षा उपायों में ट्यूब विफलता-प्रेरित ओवरप्रेशर के खिलाफ सुरक्षा करने वाले दबाव राहत उपकरण (विस्फोट डिस्क या वाल्व) शामिल हैं। डिज़ाइन और निर्माण कठोर मानकों जैसे TEMA, ASME बॉयलर कोड, और EN 13445-3 का पालन करते हैं, जो मांग वाले वातावरण में विश्वसनीयता सुनिश्चित करते हैं।
प्लेट हीट एक्सचेंजर्स की तुलना में, शेल-एंड-ट्यूब डिज़ाइन बेहतर रखरखाव क्षमता (विशेष रूप से फ्लोटिंग-हेड मॉडल) और बेलनाकार निर्माण के कारण असाधारण दबाव सहनशीलता प्रदान करते हैं।
