Échangeur de chaleur industriel à plaques tubulaires fixes, certifié ASME, type tube-calandre

 
Échangeur de chaleur à feuille de tube industriel certifié ASME
 
 
 
Qu'est-ce qu'un échangeur de chaleur à feuille de tube fixe?
 
Uneéchangeur de chaleur à feuille de tube fixeest l'un des types les plus utilisés d'échangeurs de chaleur en coque et en tube, réputé pour sa simplicité, sa construction robuste et son rentabilité.le faisceau de tubes est soudé de façon permanente ou élargi en une feuille de tube stationnaire aux deux extrémitésCette configuration élimine le besoin de têtes flottantes ou de joints d'expansion dans certains cas,ce qui le rend idéal pour les applications avec des contraintes thermiques modérées et des fluides de fonctionnement propres.
 

 
 
Composants clés:
 
Les feuilles de tubes:
 
Plaques épaisses et circulaires (souvent en acier au carbone, en acier inoxydable ou en titane) qui maintiennent les tubes en place.
 
Les tubes sont soudés, roulés ou élargis dans les feuilles de tubes pour assurer un joint imperméable.
 
Les tubes:
 
Généralement de 3⁄4" à 1,5" de diamètre, en matériaux comme le cuivre, l'acier inoxydable, le titane ou les alliages de nickel.
 
Disposés en triangle (30°/60°), carré (90°) ou en carré tourné pour équilibrer le transfert de chaleur et l'accès au nettoyage.
 
Une coquille:
 
Un récipient cylindrique (en acier au carbone plaqué avec des matériaux résistants à la corrosion) pour loger le faisceau de tubes.
 
Les déflecteurs (segmentaires, hélicoïdaux ou de type tige) dirigent le flux de fluide du côté de la coque pour améliorer la turbulence et le transfert de chaleur.
 
Chaînes/titres:
 
Distribuer le fluide du côté du tube en plusieurs passages (1 passage, 2 passages, etc.) pour optimiser la vitesse et le temps de résidence.
 
 
Principe de fonctionnement
 
Les fluides circulent à travers deux circuits distincts:
 
Fluide du côté du tube:Passe à travers les tubes (1 à 8 passages, selon la conception).
 
Fluide du côté de la coque:Il circule autour des tubes, guidé par des déflecteurs pour maximiser le contact de flux croisé.
Transfert de chaleur à travers les parois du tube par conduction et convection, avec des arrangements de contre-flux permettant d'obtenir la plus grande différence de température moyenne logarithmique (LMTD).
 
 
Spécifications techniques
 

 
 
Considérations de conception
 
Gestion du stress thermique:
 
Les feuilles de tubes fixes limitent l'expansion thermique différentielle entre la coque et les tubes.
 
Les solutions:
 
Joints d'expansion: les joints à charnière ou à bride absorbent l'expansion axiale (communes dans les applications à vapeur).
 
Matching des matériaux: utiliser des coefficients de dilatation thermique similaires pour les matériaux de coque/tube (par exemple, coque en acier au carbone avec tubes en acier au carbone).
 
Limites de pression:
 
Des feuilles de tubes épaissis (jusqu'à 300 mm) pour les applications à haute pression.
 
Des diamètres de tube plus petits (par exemple, 3⁄4") améliorent la résistance à la pression.
 
Réduction de la pollution:
 
Tubes lisses avec revêtement antiadhésif (PTFE) pour les fluides visqueux.
 
Ports de nettoyage chimique ou systèmes CIP (Clean-in-Place) pour la maintenance.
 
 
Sélection du matériel
 

 
 
Les avantages
 
Faible coût: moins de pièces mobiles et fabrication plus simple que les conceptions à tête flottante ou en U-tube.
 
Résistance aux fuites: les feuilles de tubes soudés minimisent les risques de fuite.
 
Compacteté: idéal pour les travaux à haute pression/température dans un espace limité.
 
 
Les limites
 
Problèmes d'entretien: les faisceaux de tubes ne peuvent pas être enlevés; le nettoyage mécanique est difficile.
 
Sensitivité à la contrainte thermique: Inadapté pour les grands ΔT (> 100 °C) sans joints de dilatation.
 
Prédisposé à l'encrassement: les conceptions à hauteur étroite risquent d'être obstruées par des fluides sales.
 
 
Applications
 
Chimique/pétrochimique: condensateurs, réchauffeurs et refroidisseurs pour fluides non contaminants.
 
Génération d'électricité: chauffe-eau, refroidisseurs d'huile lubrifiante.
 
HVAC: refroidisseurs et systèmes de chauffage urbain.
 
Produits pharmaceutiques: échangeur de chaleur stérile avec feuilles à double tube pour éviter la contamination croisée.
 
 
Normes et codes
 
TEMA (Association des fabricants d'échangeurs tubulaires): classe R (raffinerie), C (général) ou B (chimique).
 
ASME BPVC Section VIII: régit la conception des récipients sous pression.
 
ISO 16812: spécifie les prescriptions relatives aux échangeurs de chaleur à coque et à tube.
 
 
Conclusion
 
Les échangeurs de chaleur à feuille de tube fixe trouvent un équilibre entre simplicité, fiabilité et coût, ce qui en fait un choix idéal pour des conditions thermiques et de pression modérées.Leur flexibilité de conception grâce à des modificateurs tels que l'espacement des déflecteursLes matériaux de construction, les tubes et les joints de dilatation permettent une personnalisation pour diverses industries.l'accès à la maintenance est essentiel pendant la phase de conception.