Un fascio di tubi alettati funge da componente primario di scambio termico di uno scambiatore di calore raffreddato ad aria. È costituito da più file di tubi alettati fissati a ciascuna estremità da piastre tubiere e collegati a scatole di collettori di ingresso/uscita, installati all'interno di un telaio strutturale dove l'aria ambiente viene forzata o aspirata attraverso le superfici alettate da ventilatori assiali.
Ogni fascio viene fornito come un assemblaggio completo, inclusi tubi, alette, piastre tubiere, scatole di collettori, telai laterali e golfari di sollevamento, pronto per l'installazione diretta in una baia ACHE esistente o nuova. Le configurazioni dei fasci includono orizzontali (tiraggio forzato/indotto), a telaio A (condensatori di vapore raffreddati ad aria) e a telaio a V (condensazione di vapore protetta dal gelo).
| Componente | Materiale / Norma | Parametri Chiave |
|---|---|---|
| Tubi di Base | Acciaio al carbonio a basso tenore di carbonio trafilato a freddo senza saldatura ASME SA179; ASTM A213 TP304L/316L | Diametro esterno 15,88-50,8 mm; spessore parete 1,2-5,0 mm |
| Alette | Alluminio 1060 (Al1060); Rame C1100 | Altezza aletta fino a 15,88 mm; spessore aletta ~0,4 mm |
| Piastre Tubiere | Acciaio al carbonio / acciaio legato secondo progetto | Conforme a ASME Sec. VIII Div.1 |
| Scatole di Collettori | SA516 Gr.70; 316L; Duplex 2205 | Tipo a tappo o piastra di copertura rimovibile secondo API 661 |
| Telaio Strutturale | Acciaio al carbonio zincato a caldo o acciaio inossidabile | Resistente ai carichi di vento e sismici |
Proprietà meccaniche del tubo di base ASME SA179: resistenza alla trazione ≥325 MPa, resistenza allo snervamento ≥180 MPa, allungamento ≥35%, durezza ≤72 HRB. Conducibilità termica dell'aletta Al1060 ~237 W/m*K, temperatura massima di esercizio continuo 285°C. I metodi di alettatura includono G-type embedded, L-foot wrapped, KL-type ed estruso in alluminio, selezionati in base alla temperatura di servizio, alla corrosività atmosferica e alla tendenza all'incrostazione.
| Tipo di Test | Norma / Metodo | Criteri di Accettazione |
|---|---|---|
| Prova Idrostatica | ASME Sec. VIII Div.1 | 1,5× pressione di progetto; ≥5 min di mantenimento; nessuna perdita |
| Prova Pneumatica | ASME Sec. VIII Div.1 | 1,2× pressione di progetto; ≥3 min di mantenimento; ispezione a bolle sommersa |
| Test a Correnti Indotte | ASME SA179 / ASTM A179 | Ispezione al 100% dei tubi per difetti superficiali e sottosuperficiali |
| Ispezione Dimensionale | API 661 / ISO 9309 | Diametro esterno del tubo, altezza aletta, passo aletta, involucro del fascio verificati |
| Estrazione Aletta | Interno secondo le linee guida ASME | ≥70 N resistenza all'estrazione dell'aletta |
I fasci di tubi alettati sono impiegati in condensatori di testa di raffineria, interrefrigeratori di compressori, condensatori di idrocarburi, raffreddamento di processi petrolchimici, condensazione di vapore in centrali elettriche e trattamento del gas naturale. La base di progettazione API 661 / ISO 13706 copre temperature operative da −40°C a +450°C e pressioni di progetto fino a 10 MPa.
La selezione dei materiali segue le condizioni di servizio: acciaio al carbonio per idrocarburi puliti e servizio a vapore (−20°C a +425°C); acciaio inossidabile per fluidi corrosivi con limiti di cloruri inferiori a 200 ppm; Duplex 2205 per ambienti ricchi di cloruri e CO2 umido.
Perché i fasci di tubi alettati si guastano prima della vita di progetto? I due meccanismi di guasto dominanti sul campo nel servizio raffreddato ad aria sono la corrosione interstiziale alla radice dell'aletta, accelerata in ambienti con cloruri, acidi o CO2 umido, e la fatica indotta da vibrazioni in posizioni centrali non supportate.In un caso documentato, la specifica di un metodo di fissaggio tubo-aletta classificato al di sotto della temperatura di servizio effettiva ha causato una perdita del 28% delle prestazioni di scambio termico entro otto mesi dalla messa in servizio a causa del rilassamento del legame alla radice dell'aletta..
Come dovrebbe essere abbinato il tipo di aletta alla temperatura di servizio? Le alette estruse in alluminio sono adatte per il servizio continuo fino a circa 200–300°C; le alette G-type incorporate sono specificate per flussi di raffineria a temperature più elevate fino a 400°C; le alette avvolte a L-foot sono economiche per compiti di raffreddamento ad aria ambiente fino a circa 130°C.
