El principio de funcionamiento de un intercambiador de calor de carcasa y tubos, sus ventajas y desventajas. Intercambiadores de calor de carcasa y tubos: diseño, características técnicas, producción.

Diseños de intercambiadores de calor recuperativos de superficie modernos. acción continua muy diverso. Veamos los más típicos.

Intercambiadores de calor de carcasa y tubos son dispositivos formados por haces de tubos, sujetos con placas tubulares (tableros) y limitados por carcasas y tapas con ramales. Los espacios de tubería y entre tubos en el aparato están separados y cada uno de ellos se puede dividir mediante tabiques en varios pasajes. Los tabiques están diseñados para aumentar la velocidad y, por tanto, el coeficiente de transferencia de calor de los refrigerantes. Los intercambiadores de calor de este tipo están destinados al intercambio de calor entre distintos líquidos, entre líquidos y vapor, entre líquidos y gases. Diseños típicos Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos se utilizan en los casos en que se requiere una gran superficie de intercambio de calor.

Al calentar un líquido con vapor, en la mayoría de los casos, se introduce vapor en el espacio entre tubos y el líquido calentado fluye a través de los tubos. 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 dentro de las tuberías. Por lo tanto, a los mismos caudales de refrigerantes que tienen el mismo estado de agregación, las velocidades del refrigerante en el espacio anular son menores y los coeficientes de transferencia de calor en la superficie del espacio anular son bajos, lo que reduce el coeficiente de transferencia de calor en el aparato. En la figura. 4.5 mostrado varios tipos Intercambiadores de calor de carcasa y tubos.

La superficie de transferencia de calor de los dispositivos puede variar desde varios cientos de centímetros cuadrados hasta varios miles. metros cuadrados. Así, el condensador de una turbina de vapor moderna con una potencia de 300 MW tiene más de 20 mil tuberías con una superficie total de intercambio de calor de unos 15 mil m 2.

El cuerpo (carcasa) de un intercambiador de calor de carcasa y tubos es un cilindro soldado a partir de una o más láminas de acero. Las carcasas se diferencian principalmente en la forma en que se conectan a la placa tubular y a las tapas. El espesor de la pared de la carcasa está determinado por la presión máxima del medio de trabajo y el diámetro del aparato, pero no menos de 4 mm. Las bridas están soldadas a los bordes cilíndricos de la carcasa para conectarlas con cubiertas o fondos. Los tubos y soportes del aparato están soldados en la superficie exterior de la carcasa.

Los tubos de los dispositivos de carcasa y tubos se fabrican rectos o curvos (en forma de U) con un diámetro de 12 a 57 mm.

El material del tubo se selecciona dependiendo del entorno que lave su superficie. Se utilizan tubos de acero, latón y aleaciones especiales.

Las placas tubulares se utilizan para asegurar las tuberías mediante conexiones abocardadas, soldadas, selladas o prensaestopas. Las placas de tubos se atornillan entre la carcasa y las bridas de la cubierta o se sueldan a la carcasa, o se atornillan únicamente a las bridas de la cámara libre (ver Fig. 4.5).

Arroz. 4.5. Tipos de intercambiadores de calor de carcasa y tubos:

a - paso único; b - pase múltiple; c - película; g - con compensador de lente; d - con cabeza flotante tipo cerrado; e - con cabeza flotante tipo abierto; g - con compensador de prensaestopas; h - con tubos en forma de U; 1 - carcasa; 2 - cámara de salida; 3 - placa tubular; 4 - tuberías; 5 - cámara de entrada; 6 - tabique longitudinal; 7 - cámara; 8 - particiones en la cámara; 9 - compensador de lente; 10 - cabeza flotante; 11 – sello de aceite; 12 - tubos en forma de U; I, II - refrigerantes

Las cubiertas de los dispositivos de carcasa y tubos tienen forma de placas planas, conos, esferas y, con mayor frecuencia, elipses convexas o cóncavas.

Intercambiadores de calor seccionales(Fig. 4.6) son un tipo de aparato tubular y constan de varias secciones conectadas en serie, cada una de las cuales es un intercambiador de calor de carcasa y tubos con una pequeña cantidad de tuberías y una carcasa de pequeño diámetro.

En los intercambiadores de calor seccionales, a los mismos caudales de fluido, las velocidades de movimiento del refrigerante en las tuberías y el espacio entre tubos son casi iguales, lo que proporciona mayores coeficientes de transferencia de calor en comparación con los intercambiadores de calor tubulares convencionales. El más simple de este tipo es un intercambiador de calor "tubo dentro de tubo" (se inserta un tubo de menor diámetro en el tubo exterior). Todos los elementos del dispositivo están conectados mediante soldadura.

Arroz. 4.6. Intercambiadores de calor seccionales:

a - calentador de agua de la red de calefacción; b - tipo “tubería en tubería”; 1 - compensador de lente; 2 - tubos; 3 - placa tubular con conexión de brida a la carcasa; 4 - “kalach”; 5 - tubos de conexión

Las desventajas de los intercambiadores de calor seccionales son: alto costo por unidad de superficie de calentamiento, ya que su división en secciones provoca un aumento en el número de los elementos más costosos del aparato: placas de tubos, conexiones de brida, cámaras de transición, compensadores, etc.; La resistencia hidráulica significativa debido a varios giros y transiciones provoca un mayor consumo de energía para impulsar la bomba que bombea el refrigerante.

Las carcasas de los intercambiadores de calor seccionales en serie se fabrican a partir de tubos de hasta 4 m de longitud y un diámetro interior de 50 a 305 mm. El número de tubos por sección varía de 4 a 151, la superficie de calefacción de 0,75 a 26 m2, tubos de latón con un diámetro de 16/14 mm. La relación entre la superficie de calentamiento y el volumen del intercambiador de calor alcanza 80 m 2 /m 3, y el peso estructural específico es de 50...80 kg/m 2 de la superficie de calentamiento.

Intercambiadores de calor en espiral(Fig. 4.7) constan de dos canales en espiral. sección rectangular, a lo largo del cual se mueven los refrigerantes I y II. Los canales están formados por láminas de metal que sirven como superficie de intercambio de calor. Los extremos interiores de las espirales están conectados por una partición divisoria. Para garantizar la rigidez estructural y fijar la distancia entre las espirales, se sueldan protuberancias. Los extremos de las espirales se cierran con tapas y se aprietan con pernos.

Los intercambiadores de calor en espiral horizontales se utilizan para intercambiar calor entre dos fluidos. Los intercambiadores de calor de espiral vertical se utilizan para el intercambio de calor entre vapor de condensación y líquido. Estos intercambiadores de calor se utilizan como condensadores y calentadores de vapor para líquidos.

Arroz. 4.7. Tipos de intercambiadores de calor en espiral:

a - horizontal; segundo - vertical; 1, 3 - hojas; 2 - tabique divisorio; 4 - cubiertas; I, II - refrigerantes

Las ventajas de los intercambiadores de calor en espiral incluyen su compacidad (mayor superficie de intercambio de calor por unidad de volumen que los intercambiadores de calor tubulares de múltiples pasos) con los mismos coeficientes de transferencia de calor y menor resistencia hidráulica para el paso de los refrigerantes. Las desventajas son la complejidad de la fabricación y reparación y la idoneidad de trabajar bajo un exceso de presión de no más de 1,0 MPa.

Intercambiadores de calor de placas Tienen superficies planas de transferencia de calor. Normalmente, estos intercambiadores de calor se utilizan para refrigerantes cuyos coeficientes de transferencia de calor son los mismos.

Las desventajas de los intercambiadores de calor de placas fabricados hasta hace poco eran una baja estanqueidad y una caída de presión insignificante entre los refrigerantes.

EN últimamente producen intercambiadores de calor de placas plegables compactos, que consisten en láminas de metal estampadas con protuberancias externas ubicadas en un pasillo o en un patrón de tablero de ajedrez. Estos diseños se utilizan para el intercambio de calor entre líquidos y gases y funcionan con caídas de presión de hasta 12 MPa. En la figura. 4.8 muestra varios diseños de intercambiadores de calor de este tipo. Debido a la pequeña distancia entre las placas (6...8 mm), estos intercambiadores de calor son muy compactos. La superficie de calentamiento específica F/V es de 200...300 m 2 /m 3. Por lo tanto, los intercambiadores de calor de placas en algunos casos están reemplazando a los tubulares y en espiral.

Pero este diseño tiene las siguientes desventajas: la dificultad de limpieza del interior de los canales, reparaciones, sustitución parcial de la superficie de intercambio de calor, así como la imposibilidad de fabricar intercambiadores de calor de placas a partir de hierro fundido y materiales quebradizos y un funcionamiento a largo plazo.

Actualmente, en los sistemas de suministro de calor de viviendas y servicios comunales y de varias empresas industriales, se instalan intercambiadores de calor de placas como calentadores de agua caliente (ACS) y calefacción (Fig. 4.8) en lugar de los tradicionales calentadores seccionales de carcasa y tubos. previamente utilizados para estos fines. Esto se debe a una serie de circunstancias y ventajas:

1. El coeficiente de transferencia de calor en los intercambiadores de calor de placas es 3...4 veces mayor que en los intercambiadores de calor de carcasa y tubos, gracias al perfil corrugado especial de la parte de flujo de la placa, que asegura alto grado Turbulización de los flujos de refrigerante. En consecuencia, la superficie de los intercambiadores de calor de placas es de 3 a 4 veces más pequeña que la de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos.

Arroz. 4.8. Intercambiador de calor de placas agua-agua "Teplotex":

A - vista general; b - diagrama de flujo de refrigerantes

2. Los intercambiadores de calor de placas tienen un bajo consumo de metal, son muy compactos y pueden instalarse en una habitación pequeña.

3. A diferencia de los de carcasa y tubo, son fáciles de desmontar y limpiar rápidamente. Esto no requiere el desmantelamiento de las tuberías de suministro.

4. En un intercambiador de calor de placas, la placa o junta se puede reemplazar fácil y rápidamente, y el área de superficie se puede aumentar si la carga de calor aumenta con el tiempo.

Los intercambiadores de calor seccionales de carcasa y tubos son difíciles de calcular con precisión para el rendimiento térmico requerido y las pérdidas de presión permitidas, ya que la superficie de una sección es grande y alcanza los 28 m2 (en D y = 300 mm).

Los intercambiadores de calor de placas se ensamblan a partir de placas individuales, cuya superficie de calentamiento, por regla general, no supera el metro. Esta circunstancia, combinada con el tipo de placa óptimamente seleccionado, le permite seleccionar con precisión la superficie de transferencia de calor del intercambiador de calor sin margen excesivo.

Según sus características técnicas, los intercambiadores de calor Teplotex son plegables y de un solo paso; material de la placa: acero ALSL 316; espesor de la placa: 0,5 ... 0,6 mm; juntas mate - caucho EPDM; temperatura máxima de funcionamiento del refrigerante - 150 °C; presión de trabajo- 1... 2,5 MPa; consumo de agua según el tipo de intercambiador de calor de 2 a 100 kg/s; superficie - de 1,5 a 373 m2.

Intercambiadores de calor de aletas se utilizan en los casos en que el coeficiente de transferencia de calor para uno de los refrigerantes es significativamente menor que para el segundo. La superficie de intercambio de calor en el lado del refrigerante con un valor α bajo aumenta en comparación con la superficie de intercambio de calor en el lado del otro refrigerante. En tales dispositivos, la superficie de intercambio de calor tiene aletas en un lado. varias formas(Figura 4.9). Como puede verse en la figura, los intercambiadores de calor de aletas aprovechan al máximo varios diseños. En este caso, las nervaduras las hago transversales, longitudinales, en forma de agujas, espirales, alambre retorcido, etc.

Arroz. 4.9. Tipos de intercambiadores de calor de aletas:

a - laminar; b - tubo de hierro fundido con nervaduras redondas; c - tubo con aletas en espiral; g - tubo de hierro fundido con aletas internas; d - aletas de aletas de tubos; e - tubo de hierro fundido con aletas de aguja de doble cara; g - aletas de alambre (bispirales) de tubos; h - aletas longitudinales de tuberías; y - tubo de múltiples aletas

Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos son el diseño más común de equipos de intercambio de calor. Según GOST 9929, los intercambiadores de calor de carcasa y tubos de acero se fabrican en los siguientes tipos: HP - con placas de tubos fijos; TK - con compensador de temperatura en la carcasa; TP - con cabeza flotante; TU - con tubos en forma de U; TPK: con un cabezal flotante y un compensador (Fig. 2.19).

Dependiendo del propósito, los dispositivos de carcasa y tubos pueden ser intercambiadores de calor, refrigeradores, condensadores y evaporadores; Se fabrican de una y varias pasadas.

En la figura 1 se muestra un aparato de carcasa y tubos con una placa tubular fija (tipo TN). 2.20. Estos dispositivos tienen una carcasa cilíndrica. 1 , en el que se encuentra el haz de tubos. 2 ; hojas de tubo 3 con tubos abocardados están unidos al cuerpo del dispositivo. El intercambiador de calor está cerrado en ambos extremos con tapas. 4 . El dispositivo está equipado con accesorios. 5 para medios de intercambio de calor; un medio pasa a través de los tubos, el otro pasa a través del espacio entre tubos.

Los intercambiadores de calor de este grupo se fabrican para una presión nominal de 0,6...4,0 MPa, con un diámetro de 159...1200 mm, con una superficie de intercambio de calor de hasta 960 m2; su longitud es de hasta 10 m y su peso es de hasta 20 toneladas. Los intercambiadores de calor de este tipo se utilizan hasta temperaturas de 350 °C.

Varias opciones de materiales disponibles elementos estructurales intercambiadores de calor. El cuerpo del aparato está fabricado de acero VStZsp, 16GS o bimetálico con capa protectora de aceros 08X13, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т. Para el haz de tubos se utilizan tubos de acero 10, 20 y X8 con dimensiones 25×2, 25×2,5 y 20×2 mm, de aceros de alta aleación 08X13, 08Х22Н6Т, 08Х18Н10Т, 08Х17Н13М2Т con dimensiones 25×1,8 y 20× 1,6 mm, así como tubos de aleaciones de aluminio y latón. Las placas tubulares están hechas de acero 16GS, 15Х5М, 12Х18Н10Т, así como bimetálicas con un revestimiento de una aleación de cromo-níquel de alta aleación o una capa de latón de hasta 10 mm de espesor.

Arroz. 2.20. Diagrama de un intercambiador de calor de un solo paso tipo TN (versión vertical):

1 - carcasa; 2 - tubos; 3 - placa tubular; 4 - cubiertas; 5 - accesorios

Figura 2.19. Principales tipos de intercambiadores de calor de carcasa y tubos:

a) – con rejillas fijas (TN) o con compensador en la carcasa (TC); b) – con cabeza flotante; c) – con tubos en forma de U

Una característica de los dispositivos tipo TN es que las tuberías están conectadas rígidamente a las placas tubulares y las placas al cuerpo. En este sentido, se excluye la posibilidad de movimientos mutuos de tuberías y carcasas; por lo tanto los dispositivos de este

tipo también se denominan intercambiadores de calor de estructura rígida. Algunas opciones para unir placas de tubos a la carcasa de acero se muestran en la Fig. 2.21.

Las tuberías en los intercambiadores de calor de carcasa y tubos se colocan de modo que el espacio entre la pared interior de la carcasa y la superficie que rodea el haz de tubos sea mínimo; de lo contrario, una parte importante del refrigerante puede pasar por alto la superficie principal de intercambio de calor. Para reducir la cantidad de refrigerante que pasa entre el haz de tubos y la carcasa, se instalan rellenos especiales en este espacio, por ejemplo, tiras longitudinales soldadas a la carcasa (Fig. 2.22). A) o tuberías ciegas que no atraviesan las placas de tubos y pueden ubicarse directamente en la superficie interior de la carcasa (Fig. 2.22 b).

Arroz. 2.21. Algunas opciones para unir placas de tubos a la carcasa del aparato.

En los intercambiadores de calor de carcasa y tubos, para lograr altos coeficientes de transferencia de calor, es suficiente altas velocidades refrigerantes: para gases 8...30 m/s, para líquidos al menos 1,5 m/s. La velocidad de los refrigerantes se garantiza durante el diseño mediante la selección adecuada del área de la sección transversal de la tubería y el espacio entre tuberías.

Si se selecciona el área de la sección transversal del espacio de la tubería (número y diámetro de las tuberías), como resultado calculo termico determine el coeficiente de transferencia de calor y la superficie de intercambio de calor, a partir de los cuales se calcula la longitud del haz de tubos. Esto último puede llegar a ser más extenso tubos producidos en serie. En este sentido, se utilizan dispositivos de paso múltiple (a lo largo del espacio de la tubería) con particiones longitudinales en la cámara de distribución. La industria produce intercambiadores de calor de dos, cuatro y seis pasos de diseño rígido.

El intercambiador de calor horizontal de dos pasos tipo TN (Fig. 2.23) consta de una carcasa cilíndrica soldada 5 , cámara de distribución 11 y dos portadas 4 . Un haz de tubos está formado por tubos. 7 , fijado en dos placas tubulares 3 . Las placas tubulares están soldadas a la carcasa. Las tapas, la cámara de distribución y la carcasa están conectadas mediante bridas. En la carcasa y la cámara de distribución hay accesorios para la entrada y salida de refrigerantes desde la tubería. 1 ,12 ) y entre tubos (montaje 2 ,10 ) espacios. Dividir 13 en la cámara de distribución forma conductos de refrigerante a través de las tuberías. Se utiliza una junta para sellar la conexión entre el tabique longitudinal y la placa tubular. 14 , colocado en la ranura de la celosía 3 .

Dado que la intensidad de la transferencia de calor durante el flujo transversal de refrigerante alrededor de las tuberías es mayor que durante el flujo longitudinal, se instalan bridas fijas en el espacio entre tuberías del intercambiador de calor. 5 particiones transversales 6 , asegurando un movimiento en zigzag del refrigerante en el espacio entre tuberías a lo largo del aparato. Se proporciona un tope en la entrada del medio de intercambio de calor al anillo. 9 - una placa redonda o rectangular que protege las tuberías del desgaste erosivo local.

La ventaja de los dispositivos de este tipo es su simplicidad de diseño y, por tanto, su menor coste.

Sin embargo, tienen dos grandes inconvenientes. En primer lugar, la limpieza del espacio entre tubos de tales dispositivos es difícil, por lo que los intercambiadores de calor de este tipo se utilizan en los casos en que el medio que pasa a través del espacio entre tubos es limpio y no agresivo, es decir, cuando no hay necesidad de limpieza.

En segundo lugar, una diferencia significativa entre las temperaturas de los tubos y la carcasa en estos dispositivos conduce a un mayor alargamiento de los tubos en comparación con la carcasa, lo que provoca la aparición de tensiones térmicas en la placa del tubo. 5 , altera la densidad de las tuberías que ruedan en la red y provoca la penetración de un medio de intercambio de calor en otro. Por lo tanto, los intercambiadores de calor de este tipo se utilizan cuando la diferencia de temperatura entre los medios de intercambio de calor que pasan a través de los tubos y el espacio entre tubos no es superior a 50 °C y cuando la longitud del aparato es relativamente corta.

Intercambiadores de calor con compensador de temperatura tipo TK (Fig. 2.24) tienen placas de tubos fijas y están equipados con elementos flexibles especiales para compensar las diferencias en el alargamiento de la carcasa y las tuberías resultantes de las diferencias en sus temperaturas.

El intercambiador de calor vertical de carcasa y tubos tipo TK se diferencia del intercambiador de calor tipo TN por la presencia de una carcasa soldada entre dos partes. 1 compensador de lente 2 y carenado 3 (Figura 2.25). El carenado reduce la resistencia hidráulica del espacio entre tubos de dicho aparato; el carenado está soldado a la carcasa desde el lado donde el refrigerante ingresa al espacio anular.

Muy a menudo, en los dispositivos del tipo TK, se utilizan compensadores de lentes de uno y varios elementos, fabricados laminando a partir de carcasas cilíndricas cortas. Elemento de lente mostrado en la Figura 2.25 b, soldado a partir de dos medias lentes obtenidas de una chapa mediante estampación. La capacidad de compensación de un compensador de lente es aproximadamente proporcional al número de elementos de lente que contiene; sin embargo, no se recomienda utilizar compensadores con más de cuatro lentes, ya que la resistencia a la flexión de la carcasa se reduce drásticamente. Para aumentar la capacidad de compensación del compensador de lente, se puede precomprimir al ensamblar la carcasa (si está destinado a operación de tracción) o estirarse (si está destinado a operación de compresión).

Al instalar un compensador de lente en dispositivos horizontales, se perforan orificios de drenaje con tapones en la parte inferior de cada lente para drenar el agua después de la prueba hidráulica del dispositivo.

Arroz. 2.24. Intercambiador de calor vertical de carcasa y tubos tipo TK

Ahora veremos especificaciones 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 a elegir en el momento de la compra.

Los intercambiadores de calor proporcionan el proceso de intercambio de calor entre líquidos, cada uno de los cuales tiene diferentes temperaturas. Actualmente, el intercambiador de calor de carcasa y tubos ha encontrado su aplicación con gran éxito en diversas industrias: química, petróleo y 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 oculta los tubos internos.

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 realizar un cálculo térmico de un intercambiador de calor de carcasa y tubos, se requieren 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.

A la hora de pedir un intercambiador de calor de carcasa y tubos, es importante saber qué características técnicas 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. Al realizar trabajos de reparación, 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.

Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos son dispositivos de intercambio de calor entre dos flujos con calentamiento de un medio (líquido, gaseoso) debido al agente refrigerante. Durante el proceso térmico, los dos medios no se mezclan; pueden cambiar su estado de agregación. Los refrigerantes fríos y calientes se mueven en canales diferentes y el intercambio de calor se produce a través de las paredes de los haces de tubos. Para aumentar la superficie de transferencia de calor, se utilizan aletas de tubería, lo que se realiza enrollando cinta de acero.

El dispositivo debe su nombre a la carcasa con tubos en su interior a través de los cuales se realiza la recuperación. El rango de temperatura de funcionamiento del dispositivo es de -60°C a +600°C. Dependiendo de su finalidad, puede servir como intercambiador de calor, frigorífico, condensadores o evaporador.

El producto se utiliza en la técnica de calefacción para equipos. Sistemas de ACS. La alta eficiencia de los intercambiadores de calor reduce el consumo de combustible gastado en el proceso tecnológico o el suministro de calor. Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos siempre han ocupado una posición de liderazgo en demanda en el mercado. equipo de calefacción. En los últimos 15 a 20 años, han aparecido muchos nuevos análogos con excelentes caracteristicas. Sin embargo, los ingenieros de calefacción prefieren utilizar estas unidades de calefacción fiables y probadas en el tiempo.

¿Qué tipos de intercambiadores de calor existen?

Según GOST 9929–82, los productos de intercambio de calor de carcasa y tubos se fabrican con un diámetro de 15,9 cm a 300 cm y pueden soportar presiones que van desde el vacío hasta 160 kgf/cm². La longitud del dispositivo puede variar desde unos pocos centímetros hasta 8-9 metros.

La superficie de intercambio de calor puede alcanzar varios miles de metros cuadrados.

Los productos están disponibles en los siguientes tipos:

N – con rejillas tubulares fijas incorporadas;

K – con compensador de temperatura;

P – con cabeza flotante;

U - con elementos tubulares en forma de U;

PC – combinado, equipado con un cabezal flotante con compensador incorporado.

Intercambiadores de calor de carcasa y tubos con placas de tubos fijas tener un diseño de componente rígido. Son más comunes en industria del petróleo y el gas y la industria química. Este tipo ocupa el 75% del mercado total de intercambiadores de calor de carcasa y tubos. rasgo distintivo Este tipo consiste en que los tubos de intercambio de calor están fijados rígidamente a placas tubulares (abocardadas), que a su vez están soldadas a la pared interior de la carcasa. En este sentido, se excluye la posibilidad de movimientos mutuos de elementos en la cámara de distribución.

Para suministrar y extraer refrigerante de las tuberías y del espacio entre tubos, así como para eliminar el condensado, los productos están equipados con accesorios u otros accesorios de tubería que se extienden fuera del intercambiador de calor. La intensidad de la transferencia de calor durante el movimiento transversal del flujo es mayor, por lo que se dirige a lo largo de una trayectoria en zigzag. Para hacer esto, instale particiones transversales que no estén adyacentes; superficie interior carcasa, dejando un espacio para el movimiento del flujo. Para concentrar el flujo más cerca del haz de tuberías, se utilizan placas especiales para estrechar espacio de trabajo cámaras.

En un intercambiador de calor de carcasa y tubos con un compensador en la carcasa expansión térmica compensado por compresión longitudinal o alargamiento de insertos flexibles y expansores. Estos dispositivos se utilizan cuando la deformación excesiva del compensador está entre 10 y 15 mm. En una estructura semirrígida de este tipo, se pueden utilizar juntas de expansión de lente, casquillo o fuelle para compensar extensiones de temperatura y deformación de tuberías.

El diseño del dispositivo se considera más avanzado. cabeza flotante. Una de las placas tubulares está fijada rígidamente, la otra rejilla se mueve libremente junto con sistema de tuberías. La cocción flotante es una parrilla móvil con una tapa con la que está equipada. Un cierto aumento en el costo del dispositivo debido a un aumento en el diámetro del cuerpo y un fondo adicional se justifica por una mayor confiabilidad en el funcionamiento.

en el producto con tubos en forma de U ambos extremos del haz de tubos se fijan a una placa de tubos, el tubo se dobla en un bucle de 180° con un radio de 4d o más. Esto permite que los tubos se extiendan libremente hacia la curvatura del haz de tubos.

Según la dirección del movimiento del medio en el aparato, existen intercambiadores de calor de paso único/multipaso. En un proceso de un solo paso, la sustancia se mueve una vez a lo largo del camino más corto desde la entrada hasta la salida. El representante más llamativo de este tipo es el calentador de agua GDP, utilizado en sistemas de calefacción Oh. ¿Cuándo es mejor utilizar un dispositivo de este tipo? Es mejor cuando no se requiere una alta intensidad del proceso de intercambio de calor y donde hay una pequeña diferencia entre la temperatura del refrigerante y el medio ambiente.

En los sistemas multipaso, el flujo se redirige mediante un sistema de particiones longitudinales y transversales en el volumen. Se considera óptimo utilizar un intercambiador de calor en sistemas térmicos con alta velocidad agente de transferencia de calor en movimiento o baja. Según el método de movimiento del agente, se distinguen. flujo directo, contraflujo y flujo cruzado productos.

Para operar el intercambiador de calor en ambientes agresivos en lugar de un haz de tubos de acero, se utilizan tubos de grafito o vidrio y el cuerpo se sella con juntas hechas de materiales especiales.

¿Bajo qué principio funcionan las unidades?

El principio de recuperación utilizado en la funcionalidad se basa en el intercambio de calor por separado sin mezclar los productos. La transferencia de calor de un medio más calentado a otro menos calentado se produce a través de las paredes de los tubos que separan los dos agentes. En este caso se observa el principio de contracorriente, ya que garantiza una transferencia de calor óptima. Un refrigerante (líquido, gas, vapor) se suministra bajo presión al espacio entre las tuberías, el segundo circula a través de las tuberías y puede diferir. estado de agregación desde el primero.

A continuación, se producen procesos de intercambio de calor entre sustancias líquidas y gaseosas en modo normal. Para aumentar los coeficientes de transferencia de calor, se utilizan velocidades de producto suficientemente altas. Para vapor y gas debe ser de 8 a 25 m/s, para agentes líquidos de 1,5 m/s. Para aumentar la transferencia de calor, las tuberías están equipadas con aletas especiales.

¿En qué consiste un aparato de carcasa y tubo?

La principal ventaja de un intercambiador de calor de carcasa y tubos y la razón de su popularidad es su simple pero muy diseño confiable. Consta de una cámara de distribución equipada con boquillas, una carcasa cilíndrica, placas de tubos y un haz de tubos. El diseño se complementa con tapas terminales y soportes para colocación sobre una base horizontal o fijaciones para una orientación diferente en el espacio.

Para intensificar la transferencia de calor se utilizan tuberías con nervaduras externas, que aumentan la transferencia de calor. Si necesita reducir la transferencia de calor en ambiente y aumentar las propiedades de acumulación de calor, la carcasa se cubre con una capa termoaislante. También hay diseños de “tubería en tubería”. La carcasa suele estar hecha de chapa de acero con un espesor de al menos 4 mm. Las rejillas suelen estar hechas del mismo material y tienen un espesor de al menos 20 mm. El principal elemento estructural es la viga. tubos metálicos, por uno o ambos lados está fijado a las placas tubulares.

Marcado del producto

El marcado de los intercambiadores de calor consta de una secuencia de caracteres de código alfanuméricos. Por ejemplo, la abreviatura 1400 TKG-1.5-0.5 - M1/40D-6-1-U-I significa:

diámetro 1400 mm;

presión dentro de las tuberías 1,5 MPa;

lo mismo, sólo que en el espacio entre tuberías 0,5 MPa;

tipo de material M1;

tubos con aletas con un diámetro de 40 mm;

longitud del producto 6 m;

diseño unidireccional;

utilizado en clima templado;

Existen dispositivos para colocar aislamiento térmico externo.

Ventajas y desventajas de los productos.

Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos tienen una serie de ventajas que proporcionan ventajas competitivas en su segmento de intercambiadores de calor en el mercado de equipos térmicos:

1. Son muy resistentes al golpe de ariete, mientras que otros análogos no tienen esta capacidad.

2. Pueden trabajar con productos contaminados o en ambientes agresivos, a diferencia de otros intercambiadores de calor. Por ejemplo, los análogos de las placas funcionan exclusivamente con un agente puro.

3. Fácil de mantener (fácil de producir limpieza mecanica), mantenimiento técnico y alta mantenibilidad.

Las desventajas de los productos de este tipo son:

1. Coeficiente más bajo en comparación con los productos en placa. acción útil, menor superficie de transferencia de calor.

2. Grandes dimensiones, lo que se traduce en un mayor consumo de material y coste del dispositivo.

3. Dependencia significativa de la transferencia de calor de la velocidad del agente en movimiento.

Área de aplicación de los dispositivos.

Dispositivos de carcasa y tubo. utilizado como equipo básico para puntos de calefacción y redes de servicios públicos vivienda y servicios comunales. Individual puntos de calentamiento(ITP) tiene beneficios significativos antes del suministro centralizado de agua y calefacción. Proporcionan energía a las instalaciones y aseguran las condiciones térmicas de los edificios de forma más eficiente que las plantas de calefacción.

Equipos de intercambio de calor. Este tipo es indispensable en los casos en los que es necesario asegurar el aislamiento de la presión y la temperatura del refrigerante en circuito secundario ACS procedente de la red de suministro de agua. Esto es especialmente cierto si el sistema de calefacción está conectado a la red de suministro de calor a través de esquema independiente adhesión. Esto sucede cuando presión estática, por ejemplo, sistemas de calefacción de edificios conectados debido a terrenos irregulares más altos que en la línea de red. O viceversa, cuando la presión en el “retorno” de la red es mayor que en el sistema de calefacción de servicio.

Los intercambiadores de calor de este tipo se utilizan en las industrias del petróleo, el gas y la química. Se pueden encontrar en grandes centrales térmicas, donde se utilizan refrigerantes con parámetros elevados. La amplia gama de aplicaciones no se limita a estas industrias. Se utilizan como evaporadores en rehervidores, condensadores enfriados por aire, columnas de destilación. También se puede utilizar para enfriar materias primas, componentes o productos terminados. Son ampliamente utilizados en procesos tecnológicos Industria láctea, cervecera y otras industrias alimentarias.

Contenido de la sección

Un intercambiador de calor de carcasa y tubos (Fig. 4.9) consta de una carcasa y un haz de tubos fijados en placas de tubos (tableros) para crear canales de flujo. Como regla general, se suministra menos refrigerante contaminado al espacio entre tuberías y más refrigerante contaminado a las tuberías. Las tapas de las cámaras de distribución y la carcasa que cierran el espacio entre tubos están equipadas con accesorios para el suministro y extracción de refrigerantes.

Fig.4.9. Intercambiadores de calor continuos de carcasa y tubos:

a – de un solo paso con rejillas rígidamente fijadas; b – con concéntrico; c – con particiones segmentarias en el espacio entre tuberías; d – con compensadores de temperatura en el cuerpo; d – con cabezal de fondo flotante; e – con tubos en forma de U; g – con sello de prensaestopas en el cabezal flotante superior; 1 – cuerpo o carcasa; 2 – placas de tubos; 3 – tuberías; 4 – fondos y tapas de cámaras de distribución; 5, 6 – bridas; 7 – soportes

Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos se utilizan para calentar y enfriar líquidos y gases, así como para la evaporación y condensación de sustancias en diversos procesos tecnológicos. En particular, se utilizan como calentadores regenerativos. agua de alimentación, en sistemas de tratamiento de agua, como enfriadores de aceite.

A un flujo de refrigerante dado GRAMO, kg/s, y la velocidad seleccionada de su movimiento w, m/s, en tuberías su número en una pasada del intercambiador de calor

norte= 4GRAMO/(w rp d 2).

Área de superficie de transferencia de calor

F=p d Casarse yo n z,

Dónde yo- longitud útil de las tuberías; d cp es su diámetro calculado, igual a

d cp = 0,5 ( d norte + d V);

z- número de carreras del espacio de la tubería. Longitud tubos de intercambio de calor se recomienda tomar 1000, 1500, 2000, 3000, 4000, 6000 y 9000 mm. En intercambiadores de calor de carcasa y tubos con una superficie de hasta 300 m 2, no más de 4000 mm.

La colocación de tuberías en placas tubulares se realiza a lo largo de los vértices de triángulos equiláteros, a lo largo de círculos concéntricos o a lo largo de los vértices de cuadrados. El método más común es la primera opción (Fig. 4.10). El número de tubos en el aparato, dependiendo de su diámetro, el diámetro del cuerpo y el número de carreras en el espacio de la tubería, se indica en la tabla. 4.9 [7, 8].

Fig.4.10. Colocación de tuberías en la placa de tubos:

a – a lo largo de círculos concéntricos; b – a lo largo de los vértices de triángulos equiláteros; c – ajedrez; g - corredor

Tabla 4.9. El número de tuberías en intercambiadores de calor de carcasa y tubos cuando se colocan en los vértices de triángulos equiláteros [7, 8]

Diámetro del dispositivo,	Diámetro de tubería (exterior), mm
	20		25		38
	Un camino	bidireccional	Un camino	bidireccional	Un camino
159	19		13
273	61	-	42	-	-
325	91	80	61	52	-
400	181	166	111	100	-
600	393 (423)	374 (404)	261 (279)	244 (262)	111 (121)
800	729 (771)	702 (744)	473 (507)	450 (484)	197 (211)
1000	1177 (1247)	1142 (1212)	783 (813)	754 (784)	331 (361)
1200	1705 (1799)	1662 (1756)	1125 (1175)	1090 (1140)	473 (511)
1400	2369 (2501)	2318 (2450)	1549 (1629)	1508 (1588)	655 (711)

Nota: La cantidad de tuberías para los intercambiadores de calor cuando se colocan sin topes, cuando las tuberías se agregan a ambos lados de un hexágono grande, se indica entre paréntesis.

Los diámetros y pasos de los orificios en las placas de tubos y los deflectores del intercambiador de calor, cuando las tuberías están ubicadas en los vértices de un triángulo equilátero, están determinados por el diámetro exterior de las tuberías (Tabla 4.10).

Tabla 4.10. Diámetros de orificios en placas de tubos y deflectores de intercambiadores de calor de carcasa y tubos [8]

SOBREDOSIS	Diámetros de agujero d, milímetros		Paso entre agujeros, mm
	en la parrilla	en el tabique
16	16,3	17,0	22
20	20,4	20,8	26
25	25,4	26,0	32
38	38,7	39,0	48
75	57,8	60,0	70

Al abocardar tuberías, paso s= (l.3 ¸ 1.6) d n, al soldar s= l.25 d norte. Espesor mínimo: para rejilla de acero d ð mín = 5 + 0,125 d n, cobre d p min = =10 + 0,2 d n El espesor de la rejilla se comprueba calculando su resistencia, teniendo en cuenta su debilitamiento por los agujeros y el método de colocación de las tuberías.

Diámetro interior de la carcasa del intercambiador de calor de un solo paso D V = s(b – 1) + 4d ni D en = l,l s\(\sqrt(n)\) ; multipaso - Dâ = l,l s \(\sqrt(n/\psi )\), donde b es el número de tubos en la diagonal de un hexágono grande; \(\psi\)– factor de llenado de la placa tubular igual a 0,6 - 0,8.

El valor calculado del diámetro interior de la carcasa se redondea al más cercano de las siguientes series: 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200, 2400, 2600, 2800, 3200, 3400, 3600, 3800 y 4000 mm. Las carcasas cilíndricas de dispositivos se pueden fabricar a partir de tubos de acero con diámetros exteriores 159, 219, 273, 325, 377, 426, 480, 530, 720, 820, 920 y 1020 mm.

Para intercambiadores de calor sin particiones, el área de la sección transversal viva del espacio entre tubos es \((f)_(\text(mt))=\frac(\pi )(4)\left((D) _(c)^(2)-(\text (nd))_(n)^(2)z\right)\text(.)\)

Si F TM > F, Dónde F- el valor calculado de la sección transversal viva del espacio anular, luego el espacio anular se divide en particiones por el número de carreras i = F monte/ F. Se recomienda tomar el número de carreras en el espacio entre tubos de la serie 1, 2, 3, 4, 6. Para un intercambiador de calor en el que el espacio entre tubos se divide en i pasajes por particiones segmentarias transversales, una sección reducida, a partir de cuyo área se calcula (especifica) la velocidad del refrigerante en el espacio entre tuberías,

\((f)_(\text(pr))=(f)_(\text(mt))(l)_(c)\phi /(L)_(\text(eq)),\)

Dónde yo c – distancia entre particiones de segmento; j – coeficiente teniendo en cuenta el estrechamiento de la sección transversal viva del espacio anular\[\phi =\frac(1-(d)_(n)/s)(1-\mathrm(0.9)((d) _(n)/s ())^(2));\]

l ecuación = yo c+ D c-4 b /3 – longitud equivalente del recorrido del refrigerante; b - distancia desde el borde de la partición del segmento hasta el cuerpo del dispositivo, b= (0,2 ¸ 0,4) D v.

Intercambiadores de calor de carcasa y tubos propósito general hecho de carbono o acero inoxidable con una superficie de intercambio de calor de 1 a 2000 m 2 para una presión nominal de hasta 6,4 MPa. Estructuralmente, se dividen en los tipos que se muestran en la Fig. 4.9. Los principales parámetros y dimensiones de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos se dan en la tabla. 4.11 – 4.16.

Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos del tipo TN (con rejillas fijas) y TK (con compensadores de lentes en la carcasa) están fabricados horizontal y verticalmente en acero al carbono (Fig. 4.11). Los intercambiadores de calor tipo TN se utilizan para calentar y enfriar medios líquidos y gaseosos con temperaturas de – 30°C a + 350°C para presión nominal de 0,6 a 6,4 MPa.

Fig.4.11. Bloque de dos intercambiadores de calor de carcasa y tubos.

Cuando la diferencia de temperatura entre los refrigerantes sea superior a 50°C, se recomienda utilizar intercambiadores de calor de tipo colector diseñados para una presión de funcionamiento no superior a 2,5 MPa.

Los intercambiadores de calor de los tipos TN, TK y TP, fabricados en acero al carbono y destinados a ambientes explosivos o tóxicos, dependiendo de la temperatura, deben dejarse funcionar a presión reducida según [8]. A temperaturas del refrigerante superiores a 400 o C, es necesario utilizar intercambiadores de calor de acero aleado.

Los principales parámetros de los intercambiadores de calor de construcción soldada se dan en la tabla. 4.13 y 4.14.

Las tuberías para intercambiadores de calor se seleccionan en función de las condiciones de funcionamiento y la agresividad del medio ambiente. Para los intercambiadores de calor estándar, se utilizan tuberías de acero al carbono 10 o 20, acero resistente a la corrosión OX18N10T y latón LOMsh 70-1-0.06. Los tubos se colocan en rejillas a lo largo de los vértices de triángulos equiláteros.

Tabla 4.11. Características técnicas de los calentadores de agua, GOST 27590-88 y OST 34-588-68.

Designación	Diámetros exterior e interior del cuerpo. D norte/ D posada, mm	Longitud del calentador con rollos.	Número de tubos	Área de superficie calefacción F, m 2	Área de sección transversal libre, m2
					tubos	espacio anular F monte
01 OST 34-558-68 02 OST 34-558-68	57/50	2220	4	0,37	0,00062	0,00116
03 OST 34-558-68 04 OST 34-558-68	76/69	2300	7	0,65	0,00108	0,00233
05 OST 34-558-68 06 OST 34-558-68	89/82	2340	12	1,11	0,00185	0,00287
07 OST 34-558-68 08 OST 34-558-68	114/106	2424	19	1,76	0,00293	0,005
09 OST 34-558-68 10 OST 34-558-68	168/158	2620	37	3,4	0,0067	0,0122
11 OST 34-558-68 12 OST 34-558-68	219/207	2832	64	5,89	0,00985	0,02079
13 OST 34-558-68 14 OST 34-558-68	273/259	3032	109	10	0,01679	0,03077
15 OST 34-558-68 16 OST 34-558-68	325/309	3232	151	13,8	0,02325	0,01464
17 OST 34-558-68 18 OST 34-558-68	377/359	3430	216	19,8	0,03325	0,05781
19 OST 34-558-68 20 OST 34-558-68	426/408	3624	283	25,8	0,04356	0,07191
21 OST 34-558-68 22 OST 34-558-68	530/512	3552	450	41	0,06927	0,11544
26 OST 34-588-68 27 OST 34-583-68	57/50	2220	4	0,36	0,00062	0,00116
28 OST 34-588-68 29 OST 34-588-68	76/69	2300	7	0,64	0,00108	0,00233
30 OST 34-588-68 31 OST 34-588-68	89/82	2340	12	1,1	0,00185	0,00287
32 OST 34-588-68 33 OST 34-588-68	114/106	2424	19	1,74	0,00293	0,005
34 OST 34-588-68 35 OST 34-588-68	168/158	2620	37	3,39	0,0057	0,0122
36 OST 34-588-68 37 OST 34-588-68	219/207	2832	64	5,85	0,00985	0,02079
38 OST 34-588-68 39 OST 34-588-68	273/259	3032	109	9,9	0,01679	0,03077
40 OST 34-588-68 41 OST 34-588-68	325/309	3232	151	13,7	0,02325	0,04454
42 OST 34-588-68 43 OST 34-588-68	377/359	3430	216	19,6	0,03325	0,05781
44 OST 34-588-68 45 OST 34-588-68	426/408	3624	283	25,5	0,04356	0,071191
46 OST 34-588-68 47 OST 34-588-68	530/512	3552	450	40,6	0,06927	0,11544

Tabla 4.12. Características técnicas del vapor-agua horizontal.

calentadores, GOST 28679-90, OST 34-351-68, OST 34-352-68,

OST 34-376-68 y OST 34-577-68

Designación	Diámetros exterior e interior del cuerpo. D norte/ D posada, mm	Longitud por tubo	Número de movimientos	Número de tubos	Número dado de tubos en una fila vertical metro	Área de superficie calefacción F,	Área de sección transversal libre, m2
							espacio entre tuberías	un golpe de tubos
01 OST 34-531-68 02 OST 34-531-68 03 OST 34-531-68 04 OST 34-531-68 05 OST 34-531-68 06 OST 34-531-68 07 OST 34-531-68 08 OST 34-531-68 09 OST 34-531-68	325/309	3000	2	68	8,5	9,5	0,061	0,0052
11 OST 34-531-68 12 OST 34-531-68 13 OST 34-531-68 14 OST 34-531-68 15 OST 34-531-68 16 OST 34-531-68 17 OST 34-531-68	325/309	2000	2	68	8,5	6,3	0,061	0,0052
01 OST 34-532-68 02 OST 34-532-68 03 OST 34-532-68 04 OST 34-532-68 05 OST 34-532-68 06 OST 34-532-68 07 OST 34-532-68 08 OST 34-532-68 09 OST 34-532-68	325/309	3000	4	68	8,5	9,5	0,061	0,0026
01 OST 34-576-68 02 OST 34-576-68 03 OST 34-576-68 04 OST 34-576-68 05 OST 34-576-68 06 OST 34-576-68 07 OST 34-576-68 08 OST 34-576-68 09 OST 34-576-68	325/309	3000	2	68	8,5	9,5	0,061	0,0052
11 OST 34-576-68 12 OST 34-576-68 13 OST 34-576-68 14 OST 34-576-68 15 OST 34-576-68 16 OST 34-576-68 17 OST 34-576-68	325/309	2000	2	68	8,5	6,3	0,061	0,0052
01 OST 34-577-68 02 OST 34-577-68 03 OST 34-577-68 04 OST 34-577-68 05 OST 34-577-68 06 OST 34-577-68 07 OST 34-577-68 08 OST 34-577-68 09 OST 34-577-68	325/309	3000	4	68	8,5	9,5	0,061	0,0026

Las placas tubulares de los intercambiadores de calor con diámetros de carcasa de 600 a 1200 mm, destinadas a ambientes agresivos, están hechas de dos capas de acero: VMStZsp junto con Kh18N10T o 16GS junto con Kh18N10T.

Los intercambiadores de calor de los tipos TN y TK se pueden ensamblar en bloques que constan de varios dispositivos horizontales. Número de dispositivos en el bloque y dimensiones generales tomado en base al área total de la superficie de intercambio de calor [8].

Los intercambiadores de calor con cabezal flotante (Fig. 4.3 y 4.12) se utilizan para calentar o enfriar medios líquidos y gaseosos dentro de temperaturas de funcionamiento de – 30 a +450 °C y presión nominal de 1,6 a 6,4 MPa en la tubería o en el espacio entre tuberías. Los principales parámetros de los intercambiadores de calor verticales y horizontales se dan en la tabla. 4.12, 4.13 y 4.15. La carcasa, la cámara de distribución y las tapas son de acero VMStZsp o acero 16GS. Dependiendo del propósito del dispositivo, se utilizan tubos de acero 20 o aleación AMg2M. Para los condensadores se utilizan tubos de latón LOMsh 70-1-0.06 o LAMsh 77-2-0.06. Para calentar o enfriar medios agresivos se utilizan tubos de acero X5M o de acero resistente a la corrosión OX18N10T. En este caso, las placas de tubos están fabricadas con acero 16GS o dos capas de aceros 16GS y Kh18Kh10T.

Fig.4.12. Intercambiador de calor de carcasa y tubos con cabezal flotante:

1 – tapa de la cámara de distribución; 2 – cámara de distribución; 3 – carcasa; 4 – tuberías; 5 – tapa de la carcasa; 6 – cubierta de cabeza flotante; 7 – apoyo

Fig.4.13. Intercambiador de calor de carcasa y tubos con tubos en U:

1 – tapa de la cámara de distribución; 2 – carcasa; 3 – tubos en forma de U; 4 – apoyo

Los intercambiadores de calor con tubos en forma de U (Fig. 4.13) se utilizan en condiciones de intercambio de calor a temperaturas ambiente de funcionamiento de –30 a +450 °C. Los intercambiadores de calor estándar se fabrican con un diámetro de carcasa de 325 a 1400 mm y los parámetros característicos indicados en la tabla. 4.16. El uso de intercambiadores de calor con tuberías en forma de U está regulado por la presión nominal, que para ambientes neutros y no explosivos oscila entre 1,6 y 6,4 MPa. En intercambiadores de calor con una temperatura media de 100 a 450 °C, la presión de funcionamiento se reduce dentro de los límites especificados en [8]. La carcasa y la cámara de distribución suelen estar fabricadas de acero VMStZps o 16GS. Los tubos de intercambio de calor son fabricados de acero 20, y en los condensadores, de aleación AMg2M.

Los cálculos para la resistencia de los elementos estructurales de los intercambiadores de calor hechos de acero al carbono o aleado se realizan de acuerdo con los requisitos [9].

Intercambiadores de calor La “tubería en tubería” (Fig. 4.14) se utiliza para calentar y enfriar líquidos a presiones de hasta 2,5 MPa y temperaturas de hasta +450°C. Por diseño, existen dispositivos de estructura rígida soldada (tipo TT), con juntas en uno o ambos extremos de las tuberías ( tipo TT-S), con tubos con aletas (tipo TT-R). Los principales parámetros y dimensiones de los intercambiadores de calor se dan en la tabla. 4.17. Están hechos de tubos macizos laminados. El material de la tubería es acero al carbono o inoxidable.

Fig.4.14. Intercambiador de calor de tubería en tubería:

1 – tubo interior; 2 – tubo exterior; 3 - kalach

consistente y conexión paralela Los dispositivos separados "tubería en tubería" le permiten crear intercambiadores de calor con una superficie de 1 a 250 m 2. La simplicidad del diseño de dispositivos de este tipo permite su fabricación en talleres de reparación de empresas.

Cuadro 4.13. Intercambiadores de calor de carcasa y tubos de construcción soldada con placas de tubos fijas e intercambiadores de calor de carcasa y tubos con compensador de temperatura en la carcasa [8]

Diámetro Ja D pulgadas, mm	Dav-le-	Dimensiones	Cantidad	Superficie de intercambio de calor del aparato, m 2, con longitud de tubería, mm					Área seccional un recorrido a través de tuberías, m 2 10 2	Área de flujo, m 2 .I0 2
				2000	3000	4000	6000	9000		en el receso	Entre dividir
		20x2	1	22	34	45	68		3,6	2,1	2,5
		20x2	2	21	31	41	62	-	1,7
400		25x2	1	17	26	35	52	-	3,8	2,2	2,1
		25x2	2	15	23	31	47	-	1,7
			1	49	73	98	147		7,9	4,7	5,4
	1,0	20x2	2	46 42	70	93	140	-	3,8
600	1,6		6	43	64	86	129	-	1,0
			1	40	61	81	122		9,0	4,9	5,2
	2,5	25x2	2	38	57	76	114	-	4,2
	4,0		4	32	49	65	98	-	1,8
			6	34	51	68	102	-	0,9
			1	91	138	184	276	416	14,8	7,8	7,7
	1,0 1,6	20x2	2	88	132	177	266	400	7,1
800	1,6		4	82	124	165	248	373	3,3
	2,5		1	74	112	150	226	339	16,7	7,7	7,9
		25x2	2	70	106 96	142 128	212 193	320 290	7,8 3,1
	4,0		6	62	93	125	187	282	2,2
	6,0		1		220	295	444	667	23,8	12,5	13,5
	1,0	20x2	2 4	-	214 202	286 270	430 406	648 610	11,6 5,1
	1,6		6	-	203	272	409	614	3,4
1000	2,5		1	-	183	244	366	551	27,0	12,1	11,7
		25x2	2	-	175	234	353	530	13,2
	4,0		4	-	163	218	329	494	6,0
			6		160	214	322	486	3,8
			1			426	642	964	34,5	17,3	16,5
	0,6	20x2	2	-		415	626	942	16,9
	1,0		4	-	-	396	596	897	7,9
1200			6	-	-	397	597	900	5,4
			1			348	525	790	39,0	16,8	15,2
	1,6 2,5	25x2	2	-	-	338	509	766	18,9
			6	-	-	316	476	716	5,7

Cuadro 4.14. Intercambiadores de calor de carcasa y tubos [8]

Principales parámetros y dimensiones.	Normas por tipo
	Tennesse	conocimientos tradicionales		TP TU	TS
	1-2000			10-1250 10-1400	10-315
Presión condicional en la tubería o espacio anular ру, MPa	0,6; 1,0; 1,6;		0,6; 1,0;	1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,4	0,6; 1,0
Diámetro de la carcasa, mm: externo (cuando está hecho de tuberías) interno (cuando está hecho de chapa de metal	159; 273; 325; 426 400; (500); 600; 800; 1000; 1200; 1600; 1800; 2000; 2200			325; 426 400; 500; 600; 800; 1000; 1200; 1400	400; 500;
Diámetro exterior y espesor. espesor de la pared de intercambio de calor tubos, mm	(16X1,6); 20X2; 25X2; 25X2,5; 38X2; (38X3);			20X2; 25X2; 25Х2.5
Longitud de los tubos de intercambio de calor, mm.	1000; 1500; 2000; 3000; 4000; 6000; 9000			3000; 6000; 9000
Esquema y paso de colocación. tubos de intercambio de calor en placas tubulares, mm	En los vértices de triángulos equiláteros: 21 para tuberías con un diámetro de 16			A lo largo de los vértices de cuadrados o triángulos equiláteros: 26 para tuberías con un diámetro de 20

Cuadro 4.15. Intercambiadores de calor de carcasa y tubos con cabezal flotante [8]

Diámetro de la carcasa, mm		Diámetro de tubería, mm	Número de trazos de tubería	Superficie de intercambio de calor, m 2, con longitud de tubería, mm,					Cuadrado pasable un movimiento a través de las tuberías, m 2 ×10 3, en su ubicación		Área de control secciones, m 2 -10 3, al colocar tuberías
a lo largo de las cimas cuadrado			a lo largo de los vértices del triángulo		a lo largo de los vértices del cuadrado		a lo largo de los vértices del triángulo
3000	6000	9000	6000	9000	a lo largo de los vértices del cuadrado	a lo largo de los vértices del triángulo	en el recorte particiones	entre re- pueblos	en el recorte particiones	entre particiones
D norte	325	20	2	11,7	23,4	-	-	-	6,0	-	1,2	2,3	-	-
426	20	2	23,4	47,0	-	-	-	13,0	-	2,1	4,2	-	-»
500	20	2	29,4	79,0	-	-	-	21,0	-	2,6	6,8	-	-
D V	600	20	2 4	-	119,0 111,0	179,0 166,0	135,0 122,0	202,0 183,0	32,0 14,0	36,0	5,3	9,6	4,7	5,8
25	2	-	99,0 90,0	149,0 135,0	109,0 97,0	164,0 146,0	36,0 16,0	40,0 17,0	4,9	9,6	4,6	5,5
800	20	2	-	214,0 200,0	322,0 300,0	249,0 231,0	374,0 346,0	55,0 27,0	64,0 31,0	9,2	15,6	7,7	8,6
25	2 4	-	171,0 160,0	258,0 240,0	196,0 178,0	294,0 267,0	60,0 30,0	69,0 30,0	8,4	15,6	7,5	8,8
1000	20	2	-	352,0 336,0	528,0 504,0	411,0 332,0	610,0 576,0	92,0 45,0	107,0 49,0	14,2	24,0	17,6	14,0
25	2	-	291,0 275,0	436,0 413,0	332,0 308,0	502,0 462,0	104,0 48,0	119,0 56,0	12,3	24,0	11,7	12,5
1200	20	2	-	525,0 505,0	788,0 756,0	611,0 584,0	916,0 875,0	140,0 68,0	162,0 78,0	20,5	36,0	17,0	20,0
25	2	-	425,0 405,0	636,0 607,0	490,0 460,0	735,0 693,0	155,0 74,0	179,0 85,0	19,2	29,0	17,0	18,5
1400	20	2	-	726,0 708,0	1090,0 1060,0	843,0 805,0	1260,0 1210,0	194,0 91,0	222,0 107,0	25,0	41,0	22,0	23,0
	25	2	-	590,0 567,0	885,0 852,0	686,0 650,0	1030,0 980,0	215,0 104,0	250,0 116,0	24,0	40,5	22,0	21,0

Tabla 4.16. Intercambiadores de calor de carcasa y tubos con forma de U.

tuberías [8]

rango de filas="3"| Diámetro		Dia-	Área de superficie de intercambio de calor, m 2, con longitud de tubería, mm, y su ubicación en las redes					rango de filas = "3" | El área de flujo de un paso a través de las tuberías, m 2 io 3, en su ubicación.		Área de control secciones, m 2 I0 3, tuberías en su ubicación
a lo largo de los vértices del cuadrado			a lo largo de los vértices del triángulo		a lo largo de los vértices del cuadrado		a lo largo de los vértices del triángulo
3000	6000	9000	6000	9000	Por vértices del cuadrado	a lo largo de las cimas triángulo	en ti- cortando el tabique	enterrar- hacer nepe-gorod-kami	en ti- reze pere-gorodki	enterrar- hacer re-ciudades
D norte	325	20	14	28	-	-	-	7	-	1,0	2,5	-	-
426	20	28	55	-	-	-	14	-	1,8	4,6	-	-
D vn	500	20	44	86	-	-	-	22	-	2,6	6,0	-	-
600	20	-	126	188	150	224	33	39	5,1	10,0	4,4	6,0
800	20	-	225	335	263	390	58	68	9,3	17,0	9,0	9,0
1000	20	-	383	567	443	656	98	114	13,0	25,0	12,6	13,0
1200	20	-	575	850	660	973	148	168	19,0	36,0	17,0	21,0
1400	20	-	796 665	1170 964	923 753	1361 1108	202 227	232 262	24,0	47,0 45,0	22,0	28,0 22,0

Cuadro 4.17. Intercambiadores de calor del tipo “tubería en tubería” [ 8 ]

Parámetros principales (Fig. 4.19)	Dispositivos
	plegable de simple y doble flujo tamaño pequeño	flujo único no separable tamaño pequeño	plegable en linea	no separable en linea	plegable multi- en linea
Diámetro exterior del calentador. tubos de intercambio, mm	25, 38, 48, 57		76, 89, 108, 133, 159		38, 48, 57
Diámetro exterior de los tubos de revestimiento, mm.	57, 76, 89, 108		108, 133, 159, 219		89, 108
Longitud de los tubos de revestimiento, m	1,5; 3,0; 6,0; 4,5		4,5; 6,0;	6,0; 9,0;	3,0; 6,0;
Superficie de intercambio de calor, m 2	0,5–5,0	0,1–1,0	5,0–18,0	1,5–6,0	5,0–93,0
El área de las secciones de paso es niy, m 2 .I0 4: intercambiadores de calor internos intercambiadores de calor exteriores	2,5–35,0	2,5–17,5	50–170	45–170	35–400
Presión condicional, MPa: intercambiadores de calor internos intercambiadores de calor exteriores	6,4; 10,0;
6,4; 10,0;	1,6; 4,0	1,6; 4,0	1,6; 4,0