Servizi di progettazione e assemblaggio personalizzati per scambiatori di calore a fascio tubiero con testata flottante

Servizi di progettazione e assemblaggio di scambiatori di calore a guscio e tubi su misura

Che cos'è uno scambiatore di calore a guscio e tubo?

Uno scambiatore di calore a guscio e tubo (STHE) è un dispositivo di trasferimento di calore ampiamente utilizzato in applicazioni industriali.facilitare uno scambio efficiente di energia termica tra due fluidi, uno che scorre attraverso i tubi (lato del tubo) e l'altro attorno ai tubi all'interno del guscio (lato del guscio).

Componenti chiave

• Conchiglia: recipiente cilindrico esterno, tipicamente costruito in acciaio, acciaio inossidabile o leghe.
• Tubi: tubi di piccolo diametro disposti in forma triangolare, quadrata o rotante per ottimizzare il trasferimento e la pulizia del calore.
• Lastre di tubi: lastre perforate che fissano le estremità dei tubi, spesso saldate o avvolgite al guscio.
• Baffle: flusso diretto sul lato della conchiglia, miglioramento della turbolenza e tubi di supporto.
• Cappottole/cappucci finali: camere di ingresso e di uscita per la distribuzione del fluido sul lato del tubo (ad esempio, di tipo fisso, galleggiante o in U-tube).

Principio di funzionamento

• Disposizioni di flusso: controcorrente (più efficiente, mantiene un elevato gradiente di temperatura) o flusso parallelo.

• Trasferimento di calore: avviene attraverso la conduzione attraverso le pareti del tubo e la convezione tra i fluidi.

• Fasi fluide: gestisce processi monofase (liquido/gas) e bifase (condensazione/evaporazione).

Tipi di STHE

• Piastra di tubi fissi: tubi saldati a fogli stazionari; gestione semplice ma limitata dell'espansione termica.

• U-Tube: tubi piegati in forma di U, che consentono la libera espansione; ideale per differenziali ad alta temperatura.

• Testa galleggiante: fascio di tubi rimovibile per una facile manutenzione; gestisce lo stress termico e l'inquinamento.

• Classificazioni TEMA: le norme (ad esempio, TEMA A, B, C) definiscono la progettazione meccanica e le tolleranze in base all'applicazione.

Considerazioni di progettazione

• Materiali: selezionati per la resistenza alla corrosione, la temperatura e la pressione (ad esempio, leghe di titanio, rame).

• Espansione termica: indirizzata tramite giunti di espansione, tubi U o teste galleggianti.

• Pressure Drop: progettazione del deflettore equilibrata per ottimizzare la turbolenza rispetto ai costi di pompaggio.

• Coefficiente di trasferimento di calore (U): migliorato dalla superficie, dalla turbolenza e riducendo al minimo l'inquinamento.

• Riduzione degli inquinanti: pulizia regolare (chimica, meccanica), selezione dei materiali e manutenzione preventiva.

Applicazioni

• Centrali elettriche: condensatori, raffreddatori di olio.

• Trattamento chimico: reattori, colonne di distillazione.

• Climatizzazione: frigoriferi, sistemi di recupero del calore.

• Petrolio e gas: raffreddamento del greggio delle raffinerie.

• Sistemi di raffreddamento del motore.

Vantaggi

• Tolleranza ad alta pressione/temperatura.

• Versatile per fluidi diversi (viscosi, corrosivi).

• Scalabile per grandi capacità.

• Costruzione robusta con una lunga durata di vita.

Svantaggi

• Un costo iniziale e un impatto più elevati rispetto agli scambiatori di piastre.

• Manutenzione complessa (soprattutto progetti di tubi fissi).

• Potenziali perdite sul lato della conchiglia e problemi di inquinamento.

Confronto con gli scambiatori di calore a piastra

• STHE: Meglio per applicazioni ad alta pressione e ad alta contaminazione.

• Piastra: compatta, efficace per fluidi a bassa viscosità, ma meno robusta in condizioni estreme.

Recenti progressi

• Materiali: leghe e materiali compositi resistenti alla corrosione.

• Superfici migliorate: tubi a pinne per un miglior trasferimento di calore.

• CFD e produzione additiva: modelli di flusso ottimizzati e geometrie complesse.

• Sostenibilità: integrazione del recupero del calore di scarico e dei refrigeranti ecologici.