Fascio tubiero in acciaio inossidabile per scambiatore di calore ASME SA213 / SA312 / SA249 / SA269

Un fascio di tubi è un componente critico di uno scambiatore di calore a guscio e tubo, che è uno dei tipi più comuni di scambiatori di calore utilizzati in applicazioni industriali.Il fascio di tubi consiste in una serie di tubi attraverso i quali scorre un fluido, mentre un altro fluido scorre attorno ai tubi (dal lato della conchiglia) per facilitare il trasferimento di calore tra i due fluidi.

Componenti di un gruppo di tubi:

Fabbricazione a partire da::

La superficie primaria di trasferimento di calore.

Realizzati con materiali ad alta conduttività termica, come rame, acciaio inossidabile, titanio o acciaio al carbonio, a seconda dell'applicazione.

I tubi possono essere dritti o a forma di U, a seconda del progetto.

Fabbricazione a partire da:

Piastre piatte che tengono i tubi in posizione.

I tubi vengono saldatissimi, espansi o arrotolati nei fogli per creare un sigillo a prova di perdite.

I fogli di tubo separano i fluidi del lato della conchiglia e del lato del tubo.

Dischi di deflezione:

Piastre o barre che dirigono il flusso del fluido del lato della conchiglia attraverso il fascio del tubo.

Migliorare l'efficienza del trasferimento di calore creando turbolenze e prevenendo zone di stagnazione.

I tipi comuni includono baffli segmentari, elicoidali e a canna.

Distanze o piastre di supporto:

Utilizzato per mantenere l'allineamento e la spaziatura dei tubi.

Prevenire vibrazioni e danni ai tubi durante il funzionamento.

Stringhe e spaziatori per cravatte:

Tenete insieme i deflettori e il fascio del tubo.

Assicurare l'integrità strutturale.

Capi o canali finali:

Situato alle estremità del fascio del tubo.

Dirigere il liquido laterale dei tubi dentro e fuori dei tubi.

Considerazioni di progettazione per i fasci di tubi:

Diametro e spessore del tubo:

I diametri più piccoli aumentano l'efficienza del trasferimento di calore, ma possono portare a maggiori cali di pressione.

I tubi più spessi sono utilizzati per applicazioni ad alta pressione.

Disposizione del tubo:

I tubi possono essere disposti in modelli triangolari, quadrati o quadrati ruotati.

I disegni triangolari offrono una maggiore efficienza di trasferimento del calore, mentre i disegni quadrati sono più facili da pulire.

Lunghezza e numero di tubi:

I tubi più lunghi aumentano l'area di trasferimento del calore, ma possono richiedere più spazio.

Il numero di tubi dipende dalla velocità di trasferimento di calore e dai flussi richiesti.

Selezione del materiale:

I materiali devono essere compatibili con i fluidi da trattare per evitare corrosione o impurezza.

I materiali comuni sono l'acciaio inossidabile, le leghe di rame, il titanio e le leghe di nichel.

Progettazione di deflettore:

L'intervallo e il tipo di deflettore influenzano l'efficienza del trasferimento di calore e il calo di pressione.

I deflettori segmentari sono i più comuni, ma i deflettori elicoidali possono ridurre la caduta di pressione e le vibrazioni.

Espansione termica:

Occorre tenere conto dell'espansione termica differenziale tra i tubi e il guscio per evitare stress e guasti.

I disegni a tubo U o a testa galleggiante sono utilizzati per accogliere l'espansione.

Tipi di fasci di tubi:

Fabbricazione di fogli di tubi fissi

I tubi sono fissati alle lastre dei tubi alle due estremità.

Semplice ed economico, ma non può gestire grandi differenze di temperatura tra il guscio e i lati del tubo.

U-Tube Bundle:

I tubi sono piegati in forma di U, consentendo l'espansione termica.

Adatto per applicazioni con elevate differenze di temperatura.

Fusoliere a testa galleggiante:

Una estremità del fascio del tubo è libera di muoversi, accogliendo l'espansione termica.

Ideale per applicazioni ad alta temperatura e ad alta pressione.

Fusoliere a testa galleggiante a trazione:

Simile a un design a testa galleggiante ma consente di rimuovere l'intero fascio del tubo per la manutenzione.

Applicazioni dei fasci di tubi:

Centrali elettriche: condensamento del vapore delle turbine.

Petrolio e gas: riscaldamento o raffreddamento di idrocarburi nelle raffinerie.

Trattamento chimico: scambio termico in reattori e colonne di distillazione.

Sistemi HVAC: refrigeratori e condensatori.

Alimenti e bevande: processi di pastorizzazione e sterilizzazione.

Vantaggi dei fasci di tubi:

Alta efficienza di trasferimento di calore.

Può sopportare alte pressioni e temperature.

Durabile e duraturo con una corretta manutenzione.

Adatto a una vasta gamma di fluidi e applicazioni.

Svantaggi dei fasci di tubi:

Grandi dimensioni fisiche e peso.

Costo iniziale superiore rispetto ad altri tipi di scambiatori di calore.

Richiede una manutenzione regolare per prevenire l'inquinamento e la corrosione.

Manutenzione e risoluzione dei problemi:

Inquinamento:

I depositi sulle superfici dei tubi riducono l'efficienza del trasferimento di calore.

È necessaria una pulizia regolare (meccanica o chimica).

Corrosione:

La scelta dei materiali e i rivestimenti protettivi possono aiutare a prevenire la corrosione.

Controllare regolarmente la presenza di buche o crepe.

Vibrazione:

Un'inadeguata spaziatura o portata di flusso può causare vibrazioni e guasti del tubo.

Assicurare una corretta progettazione e funzionamento.