Gli scambiatori di calore a fascio tubiero sono progettati utilizzando parametri di progettazione computerizzata sofisticati e tecnici. I componenti del dispositivo includono il guscio, il coperchio del guscio, i tubi, il canale, il coperchio del canale, la piastra tubiera, i deflettori e gli ugelli. Le specifiche e gli standard per gli STHE sono stati stabiliti dalla Tubular Exchanger Manufacturers Association (TEMA).
Prima di produrre uno scambiatore di calore a fascio tubiero, i produttori richiedono diversi dati, ad esempio portate, temperature di ingresso e uscita, pressione, caduta di pressione, fattori di resistenza, proprietà fisiche delle sostanze da trattare, dimensioni delle linee e caratteristiche del mantello. diametro. A questi fattori di base si aggiungono ulteriori requisiti tecnici che vengono utilizzati per determinare il processo migliore per produrre lo scambiatore di calore corretto per l'applicazione.
Conchiglia
L'involucro di uno scambiatore di calore a fascio tubiero è costituito da tubi o piastre metalliche saldate utilizzando materiali in grado di resistere a temperature estreme e resistenti alla corrosione. Il guscio interno deve essere rotondo con un diametro costante per ridurre al minimo lo spazio tra il bordo esterno deflettore e il guscio.
Canali o teste
Il tipo di canale o testa dipende dall'uso dello scambiatore di calore a fascio tubiero, con le teste di tipo a coperchio che sono le più comuni per l'uso in applicazioni in cui la testa non deve essere rimossa frequentemente. I canali di copertura asportabili, necessari per la manutenzione, sono flangiati o saldati. Quando è necessario un esame frequente del canale e dei tubi, è necessaria una copertura rimovibile del canale.
Tubi
I tubi di uno scambiatore di calore a fascio tubiero sono saldati o estrusi e realizzati in acciaio al carbonio, acciaio inossidabile, titanio, Inconel o rame. Negli scambiatori di calore compatti vengono utilizzati diametri dei tubi di {{0}} 0,625 pollici (16 mm), 0,75 pollici (19 mm) o un pollice (25 mm). Lo spessore dei tubi viene scelto in base alla pressione, alla temperatura, allo stress termico e alla resistenza alla corrosione su lunghezze da 6 a 24 piedi o da 2 a 7 metri. I tubi più lunghi riducono il diametro del mantello e provocano un'elevata caduta di pressione del mantello.
Foglio tubiero
La piastra tubiera è una piastra o lamiera perforata con fori per l'inserimento di tubi o tubi e progettata per supportare i tubi su entrambe le estremità del guscio cilindrico. Il guscio si estende oltre le piastre tubiere ed è sigillato su entrambe le estremità per formare la camera chiusa coperta dalle testate.
Giunto di dilatazione
Lo scopo di uno scambiatore di calore è scambiare calore da una sostanza calda su un lato dello scambiatore con una sostanza fredda sull'altro lato. Per questo motivo, le unità sono spesso soggette ad ampi intervalli di temperature.
I materiali riscaldati crescono in lunghezza, mentre i materiali raffreddati si contraggono. Se non vi è alcuna tolleranza per l'espansione e la contrazione, i materiali nello scambiatore potrebbero essere sollecitati fino al punto di cedere. Ciò di solito provoca la deformazione dei tubi o la loro fuoriuscita dalle piastre tubiere, ma potrebbe anche causare la deformazione del guscio o la distorsione dei collegamenti degli ugelli. Tutti questi effetti collaterali mettono a repentaglio l'integrità dello scambiatore, rendendone potenzialmente pericoloso il funzionamento.
È qui che entra in gioco un giunto di dilatazione. Questo elemento flessibile è costruito per resistere alle variazioni di temperatura e pressione.
Scambiatore di calore a fascio tubiero, con giunto di dilatazione, di Enerquip, LLC
Passo del tubo
Il passo del tubo è la distanza dal centro di un tubo al centro di un tubo adiacente. I tubi sono disposti secondo uno schema triangolare o quadrato; la configurazione a schema quadrato è la più facile da pulire e produce la minima quantità di turbolenza. La disposizione a passo quadrato consente ai vapori di salire tra i tubi, un vantaggio rispetto ai tubi triangolari e a passo quadrato ruotato.
Deflettori
I deflettori vengono utilizzati per dirigere il flusso nei lati del mantello e del tubo in modo tale che la velocità del fluido aumenti sufficientemente da raggiungere un coefficiente di trasferimento di calore elevato e ridurre significativamente le incrostazioni, che si verificano quando si formano materiali indesiderati sulla superficie di trasferimento del calore. L'accumulo di incrostazioni aumenta la resistenza al trasferimento di calore e porta a scarse prestazioni dello scambiatore di calore. Negli scambiatori di calore a fascio tubiero orizzontali, i deflettori supportano i tubi e prevengono cedimenti o danni dovuti alle vibrazioni.
Tiranti e distanziali
Tiranti e distanziatori sono supporti e componenti strutturali progettati per mantenere i deflettori in posizione e mantenere lo spazio tra i deflettori. Il numero di aste e distanziatori è determinato dal numero di deflettori e dal diametro del guscio. I tiranti sono avvitati alla piastra tubiera e si estendono per la lunghezza del fascio fino all'ultimo deflettore.