Faisceau tubulaire de remplacement de tailles personnalisées pour échangeur de chaleur à tête flottante

Remplacement de tube pour échangeur de chaleur à tête flottante.

C'est quoi le tube bundle?

Un faisceau de tubes est le composant principal d'un échangeur de chaleur en coque et en tube, comprenant des tubes, des feuilles de tubes, des déflecteurs, des espaceurs et des tiges.le faisceau de tubes est reconfiguré pour s'adapter à une conception de feuille de tube fixeCette transition est particulièrement pertinente dans les scénarios où les contraintes thermiques sont gérables,les besoins en maintenance sont minimesLes conditions de fonctionnement favorisent une conception robuste et résistante aux fuites.considérations de conception, et des compromis.

Les principaux composants du groupe de tubes

1. Les tubes:

   • Matériau: acier inoxydable (316L), titane, alliages cuivre-nickel ou Inconel, choisis pour leur résistance à la corrosion et leur conductivité thermique.

   • Diamètre: typiquement de 3⁄4 " à 1,5 " OD (19 ′′ 38 mm), avec des épaisseurs de paroi de 1,2 ′′ 3 mm (BWG 12 ′′ 18).

   • Layout: triangulaire (30°/60°), carré (90°) ou rotatif pour optimiser le transfert de chaleur et l'accès au nettoyage

2. Les feuilles de tubes:

   • Plaques circulaires épaisses (acier au carbone, acier inoxydable ou matériaux placés) qui ancrent les tubes.

   • Les tubes sont soudés, roulés ou élargis dans les feuilles pour obtenir un joint rigide et imperméable.

3. Les déflecteurs:

   • Types: Baffles segmentés (les plus courants), hélicoïdaux ou à tiges pour diriger le débit du côté de la coque et prévenir les vibrations.

   • L'espacement: 20 à 50% du diamètre de la coque; un espacement plus proche augmente la turbulence mais augmente la chute de pression.

4. Des barres de cravate et des espaceurs:

   • Maintenir l'alignement du déflecteur et l'intégrité du faisceau de tubes sous contraintes de fonctionnement.

Pourquoi remplacer les échangeurs de têtes flottantes par des paquets de tubes fixes?

Les échangeurs de chaleur à tête flottante permettent l'expansion thermique en laissant une feuille de tube "floter", ce qui permet de retirer facilement le faisceau de tubes pour l'entretien.

• La réduction des coûts est essentielle (pas d'assemblage de tête flottante, moins de joints).

• Le risque de fuite doit être réduit au minimum (les feuilles de tubes soudés éliminent les défaillances des joints).

• Les conditions de haute pression/haute température (HPHT) exigent une construction robuste.

• Les impuretés sont minimes, ce qui réduit le besoin de nettoyage mécanique fréquent.

Adaptations techniques pour le remplacement de l'ensemble de tubes fixes

1. Gestion du stress thermique:

   • Les têtes flottantes permettent par nature une expansion thermique, mais les faisceaux de tubes fixes nécessitent:

     • Joints d'expansion: joints de suspension ou de flanges sur la coque pour absorber l'expansion différentielle (critique si ΔT > 50 ‰ 100 °C).

     • Matching des matériaux: utilisation de matériaux en coque/tube ayant des coefficients de dilatation thermique similaires (par exemple, coque en acier au carbone avec tubes en acier au carbone).

2. Conception de la pression

   • Les feuilles de tubes fixes sont épaissis (jusqu'à 300 mm) pour résister à une pression élevée (jusqu'à 300 bar du côté du tube).

   • Les diamètres de tubes plus petits (par exemple, 3⁄4 ") améliorent la résistance à la pression.

3. Réduction de la pollution:

   • Une largeur de tuyauterie (diamètre de tuyau 1,25×1,5) pour réduire le blocage.

   • Tubes lisses ou revêtues (p. ex. PTFE) pour les fluides collants ou corrosifs.

4. Dispositions d'entretien:

   • Portes de nettoyage chimique ou systèmes CIP (Clean-in-Place) pour compenser les faisceaux non amovibles.

Comparaison: groupe de tubes fixes contre tête flottante

Avantages des groupes de tubes fixes en remplacement

1. Efficacité des coûts:

   • Élimine les composants flottants de la tête (par exemple, les anneaux de support divisés, les joints de glande), réduisant les coûts de fabrication et d'entretien.

2. Conception compacte:

   • Idéal pour les installations à espace restreint en raison du nombre réduit de pièces mobiles.

3. Durée de vie:

   • Les feuilles de tubes soudés résistent à des pressions et à des températures plus élevées sans fuite.

4. Opération simplifiée:

   • Aucun risque de désalignement de la tête flottante ou de dégradation du joint au fil du temps.

Limites et stratégies d'atténuation

1. Limites de dilatation thermique:

   • Solution: installer des joints de dilatation ou utiliser des coques flexibles (par exemple, des soufflets).

2. Résistance à la pollution:

   • Solution: intégrer des systèmes de nettoyage automatisés (par exemple, CIP) ou des revêtements anti-encrassement.

3. Parties non amovibles:

   • Solution: concevoir pour un nettoyage chimique ou spécifier des tubes ultra-lisses pour retarder l'encrassement.

Applications adaptées au remplacement de faisceaux de tubes fixes

1. Raffineries:

   • Refroidisseurs à gaz haute pression où les risques de fuite l'emportent sur les besoins d'entretien.

2. Les centrales électriques:

   • Chauffe-eau d'alimentation et refroidisseurs d'huile de lubrification avec des cycles thermiques stables.

3. Traitement chimique:

   • Échangeurs de fluides non contaminants (par exemple, solvants, liquides distillés).

4. Systèmes de climatisation

   • Chillers et condensateurs avec circuits d'eau propre.

Normes et conformité

• TEMA Classe R/C/B: Détermine les règles de conception des échangeurs de feuilles de tubes fixes.

• ASME BPVC Section VIII: régit les composants à pression (plaques de tubes, coquilles).

• ISO 16812: spécifie les exigences relatives aux performances thermiques et à la conception mécanique.