ASTM B111 EN 12452 C70600 Fascio di tubi in rame e acciaio per scambiatori di calore, condensatori

ASTM B111 EN 12452 C70600 Fascio tubiero in acciaio al rame per scambiatori di calore, condensatori

I fasci tubieri in lega rame-nichel C70600 (90-10 CuNi) sono tra i materiali tubieri più classici, ampiamente utilizzati ed economicamente vantaggiosi per gli scambiatori di calore a fascio tubiero (in particolare i condensatori) che gestiscono acqua di mare, acqua salmastra e altri mezzi di raffreddamento contenenti cloruri.

Offrono prestazioni affidabili e a lungo termine in ambienti marini aggressivi, mantenendo al contempo un efficiente trasferimento di calore.

Offrono un eccellente equilibrio tra un'eccellente resistenza alla corrosione dell'acqua di mare (in particolare contro l'erosione e l'incrostazione biologica), una buona conducibilità termica, lavorabilità, manutenzione e un costo relativamente ragionevole. Sono il materiale preferito o standard in applicazioni come navi marine, centrali elettriche costiere e desalinizzazione.

Componenti di un fascio tubiero:

Tubi:

La superficie primaria di trasferimento del calore.

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

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

Piastre tubiere:

Piastre piatte che tengono i tubi in posizione.

I tubi sono saldati, espansi o laminati nelle piastre tubiere per creare una tenuta a prova di perdite.

Le piastre tubiere separano i fluidi lato mantello e lato tubo.

Deflettori:

Piastre o aste che dirigono il flusso del fluido lato mantello attraverso il fascio tubiero.

Migliorano l'efficienza del trasferimento di calore creando turbolenza e prevenendo zone stagnanti.

I tipi comuni includono deflettori segmentati, elicoidali e ad asta.

Distanziali o piastre di supporto:

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

Prevengono vibrazioni e danni ai tubi durante il funzionamento.

Tiranti e distanziali:

Tengono insieme i deflettori e il fascio tubiero.

Garantiscono l'integrità strutturale.

Tappi terminali o canali:

Situati alle estremità del fascio tubiero.

Dirigono il fluido lato tubo dentro e fuori dai tubi.

Considerazioni progettuali per i fasci tubieri:

Diametro e spessore del tubo:

Diametri più piccoli aumentano l'efficienza del trasferimento di calore, ma possono portare a maggiori cadute di pressione.

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

Disposizione dei tubi:

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

Le disposizioni triangolari offrono una maggiore efficienza di trasferimento del calore, mentre le disposizioni quadrate sono più facili da pulire.

Lunghezza e numero dei tubi:

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

Il numero di tubi dipende dalla velocità di trasferimento del calore e dalle portate richieste.

Selezione dei materiali:

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.

Progettazione dei deflettori:

La spaziatura e il tipo di deflettore influiscono sull'efficienza del trasferimento di calore e sulla caduta di pressione.

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

Espansione termica:

L'espansione termica differenziale tra i tubi e il mantello deve essere presa in considerazione per evitare sollecitazioni e guasti.

I progetti a tubi a U o a testa flottante vengono utilizzati per accogliere l'espansione.

Tipi di fasci tubieri:

Fascio tubiero a piastra tubiera fissa:

I tubi sono fissati alle piastre tubiere ad entrambe le estremità.

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

Fascio tubiero a U:

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

Adatto per applicazioni con elevate differenze di temperatura.

Fascio a testa flottante:

Un'estremità del fascio tubiero è libera di muoversi, accogliendo l'espansione termica.

Ideale per applicazioni ad alta temperatura e alta pressione.

Fascio a testa flottante estraibile:

Simile a un progetto a testa flottante, ma consente la rimozione dell'intero fascio tubiero per la manutenzione.

Applicazioni dei fasci tubieri:

Centrali elettriche: Condensazione del vapore dalle turbine.

Petrolio e gas: Riscaldamento o raffreddamento degli idrocarburi nelle raffinerie.

Processi chimici: Scambio di calore in reattori e colonne di distillazione.

Sistemi HVAC: Refrigeratori e condensatori.

Alimenti e bevande: Processi di pastorizzazione e sterilizzazione.

Vantaggi dei fasci tubieri:

Elevata efficienza di trasferimento del calore.

Può gestire alte pressioni e temperature.

Durevole e di lunga durata con una corretta manutenzione.

Adatto per un'ampia gamma di fluidi e applicazioni.

Svantaggi dei fasci tubieri:

Grandi dimensioni fisiche e peso.

Costo iniziale più elevato rispetto ad altri tipi di scambiatori di calore.

Richiede una manutenzione regolare per prevenire incrostazioni e corrosione.

Manutenzione e risoluzione dei problemi:

Incrostazioni:

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

È necessaria una pulizia regolare (meccanica o chimica).

Corrosione:

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

Ispezionare regolarmente per vaiolatura o fessurazioni.

Vibrazioni:

Una spaziatura impropria dei deflettori o portate possono causare vibrazioni e guasti dei tubi.

Garantire una corretta progettazione e funzionamento.

Applicazione

1. Costruzione navale e ingegneria offshore: Refrigeratori ad acqua di mare, sistemi di refrigerazione centralizzati e condensatori di condizionamento dell'aria delle navi.

2. Centrali elettriche costiere: Condensatori e scambiatori di calore ad acqua di raffreddamento chiusa.

3. Impianti di desalinizzazione: Unità a flash multistadio (MSF) e unità di recupero dell'energia del sistema a osmosi inversa (RO).

4. Petrolchimico e GNL: Refrigeratori di processo per piattaforme offshore e scambiatori di calore per pompe ad acqua di mare dei terminali di ricezione GNL.