Un fascio di tubi è un componente critico di uno scambiatore di calore a fascio tubiero, che è uno dei tipi più comuni di scambiatori di calore utilizzati nelle applicazioni industriali. Il fascio di tubi è costituito da una serie di tubi attraverso i quali scorre un fluido, mentre un altro fluido scorre attorno ai tubi (sul lato del mantello) per facilitare il trasferimento di calore tra i due fluidi.
La superficie primaria di trasferimento del calore. Realizzati con materiali ad alta conduttività termica, come rame, acciaio inossidabile, titanio o acciaio al carbonio, a seconda dell'applicazione.
Piastre piane che tengono i tubi in posizione. I tubi sono saldati, espansi o arrotolati nelle piastre tubiere per creare una tenuta a prova di perdite. Le piastre tubiere separano i fluidi sul lato del mantello e sul lato dei tubi.
Piastre o aste che dirigono il flusso del fluido sul lato del mantello attraverso il fascio di tubi. Migliorano l'efficienza del trasferimento di calore creando turbolenza e prevenendo zone stagnanti. I tipi comuni includono deflettori segmentali, elicoidali e a barra.
Utilizzati per mantenere l'allineamento e la spaziatura dei tubi. Prevengono vibrazioni e danni ai tubi durante il funzionamento.
Tengono insieme i deflettori e il fascio di tubi. Garantiscono l'integrità strutturale.
Situati alle estremità del fascio di tubi. Dirigono il fluido sul lato dei tubi dentro e fuori dai tubi.
Diametri più piccoli aumentano l'efficienza del trasferimento di calore ma possono portare a maggiori perdite di carico. Tubi più spessi sono utilizzati per applicazioni ad alta pressione.
I tubi possono essere disposti in schemi triangolari, quadrati o quadrati ruotati. Le disposizioni triangolari forniscono una maggiore efficienza di trasferimento del calore, mentre le disposizioni quadrate sono più facili da pulire.
Tubi più lunghi aumentano l'area di trasferimento del calore ma possono richiedere più spazio. Il numero di tubi dipende dalla velocità di trasferimento del calore e dalle portate richieste.
I materiali devono essere compatibili con i fluidi in lavorazione per evitare corrosione o incrostazioni. I materiali comuni includono acciaio inossidabile, leghe di rame, titanio e leghe di nichel.
La spaziatura e il tipo di deflettori influenzano l'efficienza del trasferimento di calore e la perdita di carico. I deflettori segmentali sono i più comuni, ma i deflettori elicoidali possono ridurre la perdita di carico e le vibrazioni.
L'espansione termica differenziale tra i tubi e il mantello deve essere considerata per evitare stress e guasti. Vengono utilizzati design a U o a testa flottante per accogliere l'espansione.
I tubi sono fissati alle piastre tubiere ad entrambe le estremità. Semplice ed economico ma non può gestire grandi differenze di temperatura tra il lato del mantello e il lato dei tubi.
I tubi sono piegati a forma di U, consentendo l'espansione termica. Adatto per applicazioni con elevate differenze di temperatura.
Un'estremità del fascio di tubi è libera di muoversi, accogliendo l'espansione termica. Ideale per applicazioni ad alta temperatura e alta pressione.
Simile a un design a testa flottante ma consente la rimozione dell'intero fascio di tubi per la manutenzione.
Condensazione del vapore dalle turbine.
Riscaldamento o raffreddamento di idrocarburi nelle raffinerie.
Scambio di calore in reattori e colonne di distillazione.
Refrigeratori e condensatori.
Processi di pastorizzazione e sterilizzazione.
I depositi sulle superfici dei tubi riducono l'efficienza del trasferimento di calore. È necessaria una pulizia regolare (meccanica o chimica).
La selezione dei materiali e i rivestimenti protettivi possono aiutare a prevenire la corrosione. Ispezionare regolarmente per vaiolatura o fessurazioni.
Una spaziatura impropria dei deflettori o portate possono causare vibrazioni e guasti ai tubi. Assicurare una corretta progettazione e funzionamento.
