Ahora consideraremos las características técnicas y el principio de funcionamiento de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos, así como el cálculo de sus parámetros y las características de elección al comprar.

Los intercambiadores de calor proporcionan el proceso de intercambio de calor entre líquidos, cada uno de los cuales tiene diferentes temperaturas. Actualmente intercambiador de calor de carcasa y tubos ha encontrado su aplicación con gran éxito en diversas industrias: química, petróleo, gas. No surgen dificultades en su fabricación, son fiables y tienen la capacidad de desarrollar una gran superficie de transferencia de calor en un solo aparato.

Obtuvieron este nombre debido a la presencia de una carcasa que esconde tuberías internas.

Dispositivo y principio de funcionamiento.

Estructura: estructura de haces de tubos fijados en placas de tubos (rejillas) de cubiertas, carcasas y soportes.

El principio de funcionamiento de un intercambiador de calor de carcasa y tubos es bastante sencillo. Consiste en el movimiento de refrigerantes fríos y calientes por diferentes canales. El intercambio de calor se produce precisamente entre las paredes de estos canales.

Principio de funcionamiento del intercambiador de calor de carcasa y tubos.

Ventajas y desventajas

Hoy en día, los intercambiadores de calor de carcasa y tubos tienen demanda entre los consumidores y no pierden su posición en el mercado. Esto se debe a la considerable cantidad de ventajas que tienen estos dispositivos:

1. Alta resistencia a . Esto les ayuda a soportar fácilmente los cambios de presión y soportar cargas pesadas.
2. No requiere un ambiente limpio. Esto significa que pueden trabajar con líquido de baja calidad que no ha sido tratado previamente, a diferencia de muchos otros tipos de intercambiadores de calor que sólo pueden funcionar en ambientes no contaminados.
3. Alta eficiencia.
4. Resistencia al desgaste.
5. Durabilidad. Con el cuidado adecuado, las unidades de carcasa y tubos funcionarán durante muchos años.
6. Seguridad de uso.
7. Mantenibilidad.
8. Trabajar en un ambiente agresivo.

Teniendo en cuenta las ventajas anteriores, podemos decir sobre su fiabilidad, alta eficiencia y durabilidad.

Intercambiadores de calor de carcasa y tubos en la industria.

A pesar de gran número A pesar de las destacadas ventajas de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos, estos dispositivos también tienen una serie de desventajas:

• tamaño y peso importante: su colocación requiere una habitación de dimensiones considerables, lo que no siempre es posible;
• Alto consumo de metales: esta es la principal razón de su elevado precio.

Tipos y tipos de intercambiadores de calor de carcasa y tubos.

Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos se clasifican según la dirección en la que se mueve el refrigerante.

Según este criterio se distinguen los siguientes tipos:

• directo;
• contracorriente;
• encrucijada

El número de tubos ubicados en el corazón de la carcasa afecta directamente la velocidad a la que se moverá la sustancia, y la velocidad tiene un efecto directo sobre el coeficiente. transferencia de calor.

Teniendo en cuenta estas características, los intercambiadores de calor de carcasa y tubos se dividen en los siguientes tipos:

• con compensador de temperatura en la carcasa;
• con tubos fijos;
• con cabeza flotante;
• con tubos en forma de U.

El modelo con tubos en forma de U consta de una placa tubular en la que se sueldan estos elementos. Esto permite que la parte redondeada del tubo descanse sin obstáculos sobre los protectores giratorios de la carcasa, mientras que estos pueden expandirse linealmente, lo que permite su uso en amplios rangos de temperatura. Para limpiar los tubos en U, es necesario quitar toda la sección y utilizar productos químicos especiales.

Cálculo de parámetros

Durante mucho tiempo, los intercambiadores de calor de carcasa y tubos fueron considerados los más compactos entre los existentes. Sin embargo, han aparecido unos que son tres veces más compactos que los de carcasa y tubos. Además, las características estructurales de un intercambiador de calor de este tipo conducen a la aparición de tensiones térmicas debido a las diferencias de temperatura entre las tuberías y la carcasa. Por lo tanto, al elegir unidad similar Es muy importante hacer un cálculo adecuado.

Fórmula para calcular el área de un intercambiador de calor de carcasa y tubos.

F—área de superficie de intercambio de calor;
t av – diferencia de temperatura promedio entre refrigerantes;
K – coeficiente de transferencia de calor;
Q es la cantidad de calor.

para llevar a cabo calculo termico El intercambiador de calor de carcasa y tubos requiere los siguientes indicadores:

• consumo máximo de agua de calefacción;
• Características físicas del refrigerante: viscosidad, densidad, conductividad térmica, temperatura final, capacidad calorífica del agua a temperatura media.

Al pedir un intercambiador de calor de carcasa y tubos, es importante saber qué caracteristicas tecnicas tiene:

• presión en tuberías y carcasas;
• diámetro de la carcasa;
• ejecución (horizontal\vertical);
• tipo de placas tubulares (móviles/fijas);
• versión climática.

Es bastante difícil hacer un cálculo competente por su cuenta. Esto requiere conocimiento y una comprensión profunda de toda la esencia del proceso de su trabajo, por lo tanto la mejor manera recurrirá a especialistas.

Funcionamiento de un intercambiador de calor tubular.

El intercambiador de calor de carcasa y tubos es un dispositivo que se caracteriza por una larga vida útil y buenos parametros operación. Sin embargo, como cualquier otro dispositivo, requiere un mantenimiento programado para un funcionamiento de alta calidad y a largo plazo. Dado que en la mayoría de los casos los intercambiadores de calor de carcasa y tubos funcionan con líquido que no ha sido limpiado previamente, tarde o temprano los tubos de la unidad se obstruyen y se forman sedimentos en ellos, creando un obstáculo para el libre flujo del fluido de trabajo.

Para garantizar que la eficiencia del equipo no disminuya y que la unidad de carcasa y tubos no se estropee, se debe limpiar y lavar sistemáticamente.

Gracias a esto podrá realizar trabajo de calidad por mucho tiempo. Cuando el dispositivo caduque, se recomienda reemplazarlo por uno nuevo.

Si es necesario reparar un intercambiador de calor tubular, primero es necesario diagnosticar el dispositivo. Esto identificará los principales problemas y determinará el alcance del trabajo a realizar. Su parte más débil son las trompas y, en la mayoría de los casos, el principal motivo de reparación es el daño a la trompa.

Para diagnosticar un intercambiador de calor de carcasa y tubos, se utiliza el método de prueba hidráulica.

En la situación actual, es necesario reemplazar los tubos, y este es un proceso que requiere mucha mano de obra. Es necesario tapar los elementos defectuosos, lo que a su vez reduce la superficie de intercambio de calor. llevando a cabo trabajos de renovacion, es imperativo tener en cuenta el hecho de que cualquier intervención, incluso la más mínima, puede provocar una disminución de la transferencia de calor.

Ahora ya sabe cómo funciona un intercambiador de calor de carcasa y tubos, qué tipos y características tiene.

Historia de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos.

Los dispositivos de este tipo se desarrollaron por primera vez a principios del siglo XX, cuando las centrales térmicas necesitaban intercambiadores de calor con una gran superficie de intercambio de calor y capaces de funcionar a una presión suficientemente alta.

Hoy en día, los intercambiadores de calor de carcasa y tubos se utilizan como precalentadores, condensadores y evaporadores. La experiencia de muchos años de funcionamiento y numerosos desarrollos de diseño han llevado a mejoras significativas en su diseño.

Luego, a principios del siglo pasado, los intercambiadores de calor de carcasa y tubos comenzaron a usarse ampliamente en industria petrolera. Condiciones difíciles El refinado de petróleo requería calentadores y enfriadores de masas de petróleo, condensadores y evaporadores para fracciones individuales de petróleo crudo y líquidos orgánicos.

Las altas temperaturas y presiones a las que operaban los equipos, las propiedades del propio petróleo y sus fracciones provocaron una rápida contaminación. partes individuales dispositivos. En este sentido, los intercambiadores de calor debían tener tales características de diseño, lo que garantizaría la facilidad de limpieza y, si fuera necesario, reparación.

Opciones de ejecución

Con el tiempo, los intercambiadores de calor de carcasa y tubos se han vuelto ampliamente utilizados. Esto estuvo determinado por la simplicidad y confiabilidad del diseño, así como por la gran cantidad opciones posibles diseños adecuados para diversas condiciones de funcionamiento, que incluyen:

diseño vertical u horizontal del intercambiador de calor, ebullición o condensación, flujos de refrigerante monofásicos en el lado frío o caliente del aparato;

posible rango de presión de funcionamiento desde vacío hasta valores bastante altos;

la posibilidad de cambiar las caídas de presión en un amplio rango en ambos lados de la superficie de intercambio de calor como consecuencia gran número opciones de diseño.

la capacidad de cumplir con los requisitos de estrés térmico sin aumentar significativamente el costo del dispositivo;

tamaños de dispositivos: desde pequeños hasta grandes, hasta 6000 m²;

Los materiales se pueden seleccionar dependiendo de la corrosión, la presión y condiciones de temperatura, teniendo en cuenta sus respectivos costos;

las superficies de transferencia de calor se pueden utilizar tanto dentro como fuera de las tuberías;

la capacidad de acceder a un conjunto de tuberías para su reparación o limpieza.

Sin embargo, la amplia gama de aplicaciones de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos a la hora de seleccionar el más opciones adecuadas para cada caso concreto no debe excluirse la búsqueda de opciones alternativas.

Componentes

Componentes de intercambiadores de calor de carcasa y tubos: haces de tubos montados en placas de tubos, tapas, carcasas, tuberías, cámaras y soportes. Los espacios entre tuberías y tubos que contienen suelen estar separados por tabiques.

Diagramas y tipos de circuitos.

En la figura se presentan diagramas esquemáticos de los tipos más utilizados de intercambiadores de calor de carcasa y tubos:

La carcasa del intercambiador de calor es un tubo soldado de láminas de acero. La diferencia entre las carcasas radica principalmente en la forma en que se conecta la carcasa a la placa tubular y a las tapas. El espesor de la pared de la carcasa se elige en función de la presión de funcionamiento del medio y de su diámetro, pero generalmente se considera de al menos 4 mm. Las cubiertas o fondos se sueldan a los bordes de la carcasa mediante bridas. Los soportes del aparato están fijados al exterior de la carcasa.

En los intercambiadores de calor de carcasa y tubos, la sección transversal efectiva total del espacio entre tubos suele ser de 2 a 3 veces mayor que la sección transversal correspondiente de las tuberías. Por lo tanto, independientemente de la diferencia de temperatura entre los refrigerantes y su estado de fase, el coeficiente general de transferencia de calor está limitado por la superficie del espacio entre tuberías y permanece bajo. Para aumentarlo, se instalan particiones, lo que aumenta la velocidad del refrigerante y aumenta la eficiencia de la transferencia de calor.

El haz de tubos se fija en placas de tubos mediante diversos métodos: mediante rebordeado, abocardado, sellado, soldadura o prensaestopas. Las placas tubulares se sueldan a la carcasa (Tipos 1 y 3), o se atornillan entre la cubierta y las bridas de la carcasa (Tipos 2 y 4), o se atornillan únicamente a la brida (Tipos 5 y 6). El material de la rejilla suele ser chapa de acero, cuyo espesor debe ser de al menos 20 mm.

Estos intercambiadores de calor se diferencian en diseño: rígidos (Tipos 1 y 10), semirrígidos (Tipos 2, 3 y 7) y no rígidos (Tipos 4, 5, 6, 8 y 9), según el método de movimiento del refrigerante. - multipaso y monopaso, flujo directo, flujo cruzado y contracorriente, y según el método de disposición: vertical, horizontal e inclinado.

La Figura 1 muestra un intercambiador de calor de diseño rígido de un solo paso con tubos rectos. La carcasa está conectada rígidamente a los tubos mediante rejillas; no hay posibilidad de compensar los alargamientos térmicos. El diseño de estos dispositivos es simple, pero sólo se pueden utilizar cuando la diferencia de temperatura entre el haz de tubos y el cuerpo no es muy grande (hasta 50°C). Además, el coeficiente de transferencia de calor en dispositivos de este tipo es bajo, porque la velocidad del refrigerante en el espacio entre tubos es baja.

En los intercambiadores de calor de carcasa y tubos, la sección transversal del espacio entre tubos suele ser 2-3 veces mayor que la sección transversal correspondiente de las tuberías. Por lo tanto, el coeficiente general de transferencia de calor no se ve afectado tanto por la diferencia de temperatura de los refrigerantes o su estado de fase; al contrario, está limitado por la superficie del espacio entre tuberías y permanece bajo; Para aumentarlo, se hacen particiones en el espacio entre tubos, lo que aumenta ligeramente la velocidad del refrigerante y, por lo tanto, aumenta la eficiencia de la transferencia de calor.

Las particiones instaladas en el espacio entre tuberías, que aumentan la velocidad del refrigerante, aumentan el coeficiente de transferencia de calor.

En los intercambiadores de calor de vapor-líquido, el vapor generalmente pasa entre los tubos y el líquido fluye a través de los tubos. En este caso, la diferencia de temperatura entre las tuberías y la pared de la carcasa suele ser muy grande, lo que requiere la instalación de distintos tipos de compensadores. En estos casos se utilizan lentes (Tipo 3), fuelles (Tipo 7), prensaestopas (Tipo 8 y 9) y compensadores.

Los intercambiadores de calor de una sola cámara con tubos en forma de W o más comúnmente en forma de U también eliminan eficazmente estrés térmico en metales. Es recomendable utilizarlos a altas presiones de refrigerante, ya que en los dispositivos presión alta La fijación de tuberías en rejillas es una operación costosa y tecnológicamente compleja. Sin embargo, los intercambiadores de calor de tubos doblados tampoco se utilizan ampliamente debido a la dificultad de obtener tubos con diferentes radios de curvatura, la dificultad de reemplazar los tubos doblados y los problemas encontrados al limpiarlos.

El diseño del intercambiador de calor, que prevé la fijación rígida de una placa tubular y el libre movimiento de la segunda, es más avanzado. En este caso se instala una cubierta interior adicional, que se relaciona directamente con el sistema de tuberías (Tipo 6). El ligero aumento en el costo del dispositivo, asociado con un aumento en el diámetro del cuerpo y la fabricación de un segundo fondo adicional, se justifica por la confiabilidad en el funcionamiento y la simplicidad del diseño. Estos dispositivos se denominan intercambiadores de calor de “cabeza flotante”.

Los intercambiadores de calor de flujo cruzado (Tipo 10) se distinguen por un mayor coeficiente de transferencia de calor, ya que el refrigerante en el espacio entre tubos se mueve a través del haz de tubos. En algunos tipos de intercambiadores de calor de este tipo, cuando se utiliza gas en el espacio entre tubos y líquido en las tuberías, el coeficiente de transferencia de calor aumenta aún más mediante el uso de tuberías con nervaduras transversales.

Principio de funcionamiento de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos:

Tipos de intercambiadores de calor de carcasa y tubos:

calentadores de agua;
enfriadores de agua y aceite para compresores y motores diésel;
calentadores de agua a vapor;
enfriadores de aceite varios tipos turbinas, prensas hidráulicas, sistemas de bombeo y compresores, transformadores de potencia;
enfriadores y calentadores de aire;
refrigeradores y calentadores de medios alimentarios;
refrigeradores y calentadores utilizados en petroquímica;
calentadores de agua en piscinas;
Evaporadores y condensadores de unidades frigoríficas.

Alcance y alcance

Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos se utilizan en plantas de congelación industriales, en las industrias petroquímica, química y alimentaria, para bombas de calor en sistemas de tratamiento de agua y alcantarillado.

Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos se utilizan en las industrias química y térmica para el intercambio de calor entre refrigerantes líquidos, gaseosos y de vapor en procesos termoquímicos, y hoy en día son los dispositivos más utilizados.

Ventajas:

Fiabilidad de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos en funcionamiento:

Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos pueden soportar fácilmente cambios bruscos de temperatura y presión. Los haces de tuberías no se destruyen por vibraciones ni golpes hidráulicos.

Baja contaminación de los dispositivos.

Las tuberías de este tipo de intercambiador de calor están poco contaminadas y se pueden limpiar con bastante facilidad mediante el método de cavitación-impacto, químico o, en el caso de dispositivos desmontables, mecánico.

Larga vida útil

La vida útil es bastante larga: hasta 30 años.

Adaptabilidad a diferentes entornos.

Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos utilizados hoy en día en la industria están adaptados a una amplia variedad de entornos tecnológicos, incluidos agua sanitaria, agua de mar y río, productos derivados del petróleo, aceites, entornos químicamente activos e incluso los más ambientes agresivos Prácticamente no reducen la confiabilidad de los intercambiadores de calor.

Intercambiador de calor de carcasa y tubos (carcasa y tubos) horizontal

Intercambiador de calor de tubos

La empresa NORMIT cuenta con una amplia gama de modelos Intercambiadores de calor que pueden satisfacer cualquier requisito. varios tipos industria. Estamos dispuestos a ofrecer a nuestros clientes equipos de calidad europea a precios razonables.

Objetivo

Intercambiadores de calor de carcasa y tubos se utilizan para el intercambio de calor y procesos termoquímicos entre varios líquidos, vapores y gases, tanto sin cambiar como con un cambio en su estado de agregación. Se pueden utilizar intercambiadores de calor de carcasa y tubos.

como condensadores, calentadores y evaporadores. Actualmente, el diseño del intercambiador de calor se ha vuelto mucho más avanzado gracias a desarrollos especiales que tienen en cuenta la experiencia operativa.

Ventajas intercambiadores de calor de carcasa y tubos:

• Fiabilidad
• Alta eficiencia
• Compacidad
• Amplia gama de aplicaciones
• Gran área de intercambio de calor
• No daña la estructura del producto.
• Fácil limpieza y mantenimiento
• Sin "zonas muertas"
• Puede equiparse con un lavado CIP
• Bajos costos de energía
• Uso seguro para el personal

Intercambiadores de calor de carcasa y tubos son uno de los dispositivos más utilizados en este campo, en gran parte debido a su diseño confiable y una variedad de opciones de diseño de acuerdo con diferentes condiciones operación.

Presupuesto puede cambiar según requisitos tecnológicos Cliente:

• flujos monofásicos, ebullición y condensación en caliente y lados frios Intercambiador de calor con diseño vertical u horizontal.
• rango de presión desde vacío hasta valores altos
• Caídas de presión muy variables en ambos lados debido a la gran variedad de opciones
• Cumplir con los requisitos de estrés térmico sin aumentar significativamente el costo del dispositivo.
• tamaños desde pequeños hasta extremadamente grandes (5000 m2)
• posibilidad de aplicación varios materiales Según los requisitos de costo, corrosión, temperatura y presión.
• el uso de superficies desarrolladas de intercambio de calor tanto dentro como fuera de las tuberías, diversos intensificadores, etc.
• Posibilidad de retirar el haz de tubos para su limpieza y reparación.

Descripción

Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos constan de haces de tubos montados en placas de tubos, carcasas, cubiertas, cámaras, boquillas y soportes. Los espacios entre tuberías y tubos en estos dispositivos están separados y cada uno de ellos se puede dividir mediante tabiques en varios pasajes.

La superficie de transferencia de calor de los dispositivos puede variar desde varios cientos de centímetros cuadrados hasta varios miles. metros cuadrados. Si, un capacitor turbina de vapor con una capacidad de 150 MW, constan de 17 mil tuberías con una superficie total de intercambio de calor de aproximadamente 9000 m 2.

La carcasa de un intercambiador de calor de carcasa y tubos es un tubo soldado a partir de una o más láminas de acero. Las carcasas se diferencian entre sí principalmente por la forma en que están unidas a las tapas y a la placa tubular. El espesor de la pared de la carcasa está determinado por la presión del medio de trabajo y el diámetro de la carcasa, pero se supone que debe ser de al menos 4 mm. Las bridas están soldadas a los bordes cilíndricos de la carcasa para conectarlas con cubiertas o fondos. Los soportes del aparato están unidos a la superficie exterior de la carcasa.

La estructura tubular de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos está formada por tubos rectos o curvos (en forma de U o de W) con un diámetro de 12 a 57 mm. Se prefieren los tubos de acero sin costura.

En intercambiadores de calor de carcasa y tubos. El área de flujo del espacio entre tuberías es 2-3 veces mayor que el área de flujo dentro de las tuberías. Por lo tanto, a caudales iguales de refrigerantes con el mismo estado de fase, los coeficientes de transferencia de calor en la superficie del espacio entre tubos son bajos, lo que reduce el coeficiente de transferencia de calor general en el aparato. La instalación de particiones en el espacio entre tubos de un intercambiador de calor de carcasa y tubos ayuda a aumentar la velocidad del refrigerante y a aumentar la eficiencia de la transferencia de calor.

A continuación se muestran diagramas de los dispositivos más comunes:

Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos pueden ser de diseño rígido, no rígido y semirrígido, de paso único y de paso múltiple, de flujo directo, de contraflujo y de flujo cruzado, horizontales, inclinados y verticales.

En un intercambiador de calor de un solo paso con tubos rectos de construcción rígida, la carcasa y los tubos están conectados mediante placas de tubos y, por lo tanto, no hay posibilidad de compensar la expansión térmica. Estos dispositivos tienen un diseño sencillo, pero sólo pueden utilizarse con diferencias de temperatura relativamente pequeñas entre el cuerpo y el haz de tubos (hasta 50 o C). Tienen bajos coeficientes de transferencia de calor debido a la baja velocidad del refrigerante en el espacio entre tuberías.

En los intercambiadores de calor de carcasa y tubos, el área de flujo del espacio entre tubos es 2-3 veces mayor que el área de flujo de los tubos. Por lo tanto, a los mismos caudales de refrigerantes que tienen el mismo estado fisico, los coeficientes de transferencia de calor en la superficie del espacio entre tubos son bajos, lo que reduce el coeficiente de transferencia de calor en el aparato. La instalación de particiones en el espacio entre tubos ayuda a aumentar la velocidad del refrigerante y aumentar el coeficiente de transferencia de calor.

En los intercambiadores de calor de vapor-líquido, el vapor suele pasar a través del espacio entre tubos y el líquido a través de las tuberías. La diferencia de temperatura entre la pared de la carcasa y las tuberías suele ser considerable. Para compensar la diferencia en el alargamiento térmico, se instalan compensadores de lentes, casquillos o fuelles entre la carcasa y las tuberías.

Para eliminar las tensiones en el metal provocadas por los alargamientos térmicos, también se fabrican intercambiadores de calor de una sola cámara con tubos doblados en forma de U y W. Son adecuados para altas presiones de refrigerante, ya que la fabricación de cámaras de agua y la fijación de tubos en placas tubulares en aparatos de alta presión son operaciones complejas y costosas. Sin embargo, los dispositivos con tubos doblados no pueden generalizarse debido a la dificultad de fabricar tubos con diferentes radios de curvatura, la dificultad de reemplazar los tubos y la incomodidad de limpiar los tubos doblados.

Los dispositivos de compensación son difíciles de fabricar (membrana, fuelles, con tubos doblados) o su funcionamiento no es lo suficientemente confiable (lente, prensaestopas). El diseño del intercambiador de calor es más avanzado con fijación rígida de una placa tubular y libre movimiento de la segunda placa junto con la cubierta interior. sistema de tuberías. Un cierto aumento en el costo del dispositivo debido al aumento en el diámetro del cuerpo y la fabricación de un fondo adicional se justifica por la simplicidad y confiabilidad de su operación. Estos dispositivos se denominan intercambiadores de calor de “cabeza flotante”. Los intercambiadores de calor de flujo cruzado se caracterizan por un mayor coeficiente de transferencia de calor en la superficie exterior debido al hecho de que el refrigerante se mueve a través del haz de tubos. En caso de flujo cruzado, la diferencia de temperatura entre los refrigerantes se reduce, sin embargo, con un número suficiente de secciones de tubería, la diferencia en comparación con el flujo en contracorriente es pequeña. En algunos diseños de tales intercambiadores de calor, cuando el gas fluye en el espacio entre tubos y el líquido en las tuberías, se utilizan tuberías con nervaduras transversales para aumentar el coeficiente de transferencia de calor.

El uso generalizado de intercambiadores de calor de carcasa y tubos y sus diseños no debería excluir el uso de intercambiadores de calor de superficie raspada y de intercambiadores de calor "tubería en tubería" en los casos en que su uso resulte más aceptable desde el punto de vista. de características tecnológicas y económicas.

Parámetros técnicos:

Modelo	NORMIT Heatex tubo 1	NORMIT Heatex tubo 2	NORMIT Heatex tubo 3	NORMIT Heatex tubo 4
Área de intercambio de calor, m2
Material	AISI 304
Número de tubos, piezas
Temperatura, °C	hasta 200

Dimensiones:

Dimensiones totales, mm	A	B	do
NORMIT Heatex tubo 1		1500
NORMIT Heatex tubo 2		1900
NORMIT Heatex tubo 3		2200
NORMIT Heatex tubo 4		2600

INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CARCASA Y TUBOS.

Intercambiadores de calor de tipo rígido (Fig. 8.3.2) tienen un cuerpo cilíndrico 1 , en el que está instalado el haz de tubos 2, fijado en placas tubulares 4, en el que los tubos se aseguran mediante abocardado o soldadura. El cuerpo del dispositivo está cerrado con tapas. 5 Y 6. Las particiones se instalan dentro de la vivienda. 3, creando una cierta dirección del flujo y aumentando su velocidad en la carcasa (Fig. 8.3.4).

Arroz. 8.3.2. Intercambiador de calor de carcasa y tubos tipo duro:

1 - carcasa (carcasa); 2 - tubo; 3 - tabique transversal; 4 - placa tubular; 5 - tapa; 6 - tapa (caja de distribución); 3.8 - tabiques longitudinales en la caja de conexiones y en la carcasa, respectivamente.

Arroz. 8.3.3. Intercambiador de calor de carcasa y tubos con compensador de lentes en la carcasa.

Para alargar el paso del líquido por el cuerpo, los haces de tubos están equipados con tabiques transversales. de chapa de acero con un espesor de 5 mm o más. La distancia entre las particiones es de 0,2 ma 50. D N – SOBREDOSIS. tubo de intercambio de calor. Forma geométrica de las particiones y sus. posición relativa determinar la naturaleza del movimiento del flujo a través del cuerpo del intercambiador de calor.

Arroz. 8.3.4. Tipos de tabiques transversales:

I – con un corte sectorial que garantiza el flujo del fluido a lo largo de una línea helicoidal;

II – con un corte ranurado que proporciona un movimiento ondulado;

III – con corte segmentado;

IV – circular, proporcionando movimiento de la periferia al centro y viceversa.

Los tabiques transversales se fijan entre sí mediante tubos espaciadores presionados contra ellos por varillas comunes (normalmente cuatro). Además de su finalidad tecnológica, los tabiques transversales también sirven como soporte intermedio para el haz de tubos, evitando que se doble cuando el aparato se coloca horizontalmente.

Uno de los medios de intercambio de calor se mueve a través de los tubos y el otro se mueve dentro de la carcasa entre los tubos. Se permite la entrada a los tubos de un medio más contaminado, así como de un medio con un coeficiente de transferencia de calor más bajo, ya que la limpieza de la superficie exterior de los tubos es difícil y la velocidad de movimiento del medio en el espacio entre tubos es menor. que en los tubos.

Dado que las temperaturas de los medios de intercambio de calor difieren, el cuerpo y los tubos reciben alargamientos diferentes, lo que conduce a tensiones adicionales en los elementos del intercambiador de calor. Con una gran diferencia de temperatura, esto puede provocar deformación e incluso destrucción de los tubos y la carcasa, alteración de la densidad de quemado, etc. Es por eso Los intercambiadores de calor de tipo duro se utilizan cuando la diferencia de temperatura entre los medios intercambiados por calor no supera los 50°C.

Intercambiadores de calor con compensador de lentes en la carcasa. (Figura 8.3.3) se utilizan para reducir el estrés térmico en dispositivos de tipo rígido. Dichos intercambiadores de calor tienen una lente compensadora en el cuerpo, debido a cuya deformación se reducen las fuerzas térmicas en el cuerpo y los tubos. Esta disminución es mayor cuanto más numero mayor

lentes en el compensador. Intercambiadores de calor de cabeza flotante(Figura 8.3.5) encontré lo más amplia aplicación

. En estos dispositivos, un extremo del haz de tubos está fijado en una placa de tubos conectada al cuerpo (en la figura de la izquierda) y el segundo puede moverse libremente con respecto al cuerpo cuando la temperatura cambia a lo largo de los tubos. Esto elimina las tensiones térmicas en la estructura y permite trabajar con grandes diferencias de temperatura en los medios de intercambio de calor. Además, es posible limpiar el haz de tubos y el cuerpo del aparato, lo que facilita la sustitución del haz de tubos. Sin embargo, el diseño de los intercambiadores de calor con cabezal flotante es más complejo y el cabezal flotante no es accesible para su inspección durante el funcionamiento del dispositivo.

Arroz. 8.3.5. Intercambiador de calor de carcasa y tubos con cabezal flotante:

1 – carcasa; 2.3 – cámaras de entrada y salida (tapas); 4 – haz de tubos; 5 – placas de tubos; 6 – cubierta de cabeza flotante; 7 – particiones; 8 – abrazaderas para fijar la tapa; 9 – soportes; 10 – fundación; 11 – tabiques guía entre tubos; 12 – soporte deslizante del haz de tubos; I, II – entrada y salida del refrigerante de calefacción; III, IV – entrada y salida del flujo calentado.

Los deflectores instalados en la cámara de distribución y en el cabezal flotante aumentan el número de carreras en el haz de tubos. Esto le permite aumentar la velocidad del flujo y el coeficiente de transferencia de calor a la pared interior de las tuberías.

El espacio anular de los dispositivos con cabezal flotante suele realizarse en una sola pasada. Con dos golpes, se instala una partición longitudinal en la carrocería. Sin embargo, en este caso se requiere una junta especial entre la partición y la carcasa. La superficie de intercambio de calor de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos puede ser de 1200 m2 con longitudes de tubería de 3 a 9 m; La presión condicional alcanza los 6,4 MPa. Intercambiadores de calor de tubos en U(Figura 8.3.6) Tienen un haz de tubos, cuyos tubos están doblados en forma de la letra latina u, y ambos extremos están fijados en la placa de tubos, lo que garantiza la libre extensión de los tubos independientemente del cuerpo. Estos intercambiadores de calor se utilizan para hipertensión

. El medio enviado a los tubos debe estar suficientemente limpio, ya que la limpieza de la superficie interior de los tubos es difícil.

Fig.8.3.6. Intercambiador de calor de carcasa y tubos con tubos en U

Dependiendo del número de particiones longitudinales en la vivienda y cajas de distribución Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos se dividen en uno, dos y múltiples pasos, tanto en la tubería como en el espacio entre tubos. Así, en la Fig. 8.3.2 el intercambiador de calor es de dos pasos tanto en la tubería como en el espacio entre tubos, lo que se logra instalando tabiques longitudinales 7 Y 8.

Intercambiadores de calor del tipo "tubería en tubería".

A diferencia de los dispositivos de carcasa y tubos, donde se coloca un haz de varios cientos de tubos en una carcasa, en los dispositivos de este tipo cada tubo tiene su propia carcasa individual (Fig. 8.3.7). El intercambiador de calor se ensambla a partir de varias secciones conectadas por colectores en la entrada y salida del refrigerante de calefacción. Estos dispositivos se utilizan para calentar productos derivados del petróleo viscosos y muy viscosos (gasóleo, fueloil, alquitrán).

Los dispositivos "tubería en tubería" se hacen no separables y plegables. Los primeros de ellos se utilizan para ambientes que no producen depósitos en el anillo, tuberías externas que están conectados mediante tubos de soldadura. Las conexiones de los tubos internos de dichos dispositivos pueden ser rígidas (gemelos de transición 3 soldados a los tubos) y desmontables (gemelos sobre bridas, como se muestra en la figura). En un sistema rígido, el intercambiador de calor se puede utilizar en entornos en los que la diferencia de temperatura entre las tuberías exterior e interior no debe ser superior a 50 °C.

Arroz. 8.3.7. Sección de un intercambiador de calor de tubería en tubería no separable de cuatro pasos:

1, 2 – tubos exteriores e interiores; 3 – gemelo rotativo; I, II – entrada y salida del refrigerante de calefacción; III, IV – entrada y salida del flujo calentado.

Arroz. 8.3.8. Sección de un intercambiador de calor con juntas de flujo simple del tipo “tubería en tubería”:

1 – tuberías exteriores; 2 – tubos internos; 3 – tapa; 4 – gemelos rotativos; 5 – partición; 6 – placa tubular; A – entrada y salida de un flujo más contaminado; B – entrada y salida de una corriente menos contaminada

Los dispositivos plegables "tubo dentro de tubo" (Fig. 8.3.8) están hechos de secciones donde los tubos exteriores 4 unidos por una cubierta común 3, Sirve para girar el flujo de refrigerante de una tubería externa a otra, y las tuberías internas están conectadas mediante gemelos giratorios en las bridas dentro de esta cubierta. La batería de un aparato multiflujo se puede montar a partir de dichas secciones si el caudal de refrigerante es elevado (10-200 t/h en la tubería y hasta 300 t/h en el espacio entre tuberías). La ventaja de los dispositivos desmontables "tubería dentro de tubería" es que se pueden limpiar periódicamente (como los de carcasa y tubos) de depósitos y que las tuberías internas o externas se pueden reemplazar en caso de daños o corrosión.

Normalmente, en los dispositivos "tubería dentro de tubería", se permite un flujo de refrigerante más contaminado a través de los tubos internos y uno menos contaminado se dirige a través del espacio entre tuberías.

En los intercambiadores de calor de diseño plegable, las tuberías internas en el exterior pueden tener aletas para aumentar el área de intercambio de calor y así aumentar la eficiencia de la transferencia de calor. Los intercambiadores de calor plegables permiten la limpieza de exteriores y superficies internas tuberías, y también utilice tuberías internas con aletas. Esto permite aumentar significativamente la cantidad de calor transferido.. La Figura 8.3.9 muestra tubos con aletas.

Arroz. 8.3.9. Tubos con aletas:

a - nervaduras soldadas en forma de artesa; b - costillas enrolladas; c - nervaduras extruidas; g - nervaduras soldadas en forma de púas; d - nervaduras moleteadas.