Estrutura do núcleo dos trocadores de calor de concha e tubo

O permutador de calor casco-e-tubos é um dispositivo de transferência de calor industrial amplamente utilizado. Sua estrutura principal consiste principalmente nos seguintes cinco componentes-chave:

1. Casco

   Serve como o vaso de pressão externo, projetado para suportar a pressão interna

   Fornece passagem de fluxo para o fluido do lado do casco

   Tipicamente feito de aço carbono de alta resistência ou aço inoxidável para garantir a segurança em condições de alta temperatura e alta pressão

2. Feixe de Tubos

   Composto por centenas de tubos de troca de calor dispostos em paralelo (os diâmetros comuns dos tubos variam de 19 a 25 mm, com comprimentos de até 6 metros)

   Atua como o meio primário para transferência de calor e constitui o principal local de troca térmica

   Os padrões de disposição dos tubos incluem comumente arranjos triangulares, quadrados ou concêntricos, que influenciam diretamente a área de transferência de calor e as características de fluxo do fluido

3. Placas Tubulares

   Montadas em ambas as extremidades do casco para suportar e selar o feixe de tubos

   Separam os fluidos do lado do tubo e do lado do casco para evitar a mistura

   Garantem a integridade estrutural e a vedação entre o feixe de tubos e o casco

4. Cabeças (Tampas de Extremidade / Tampas de Canal)

   Localizadas em ambas as extremidades do casco, fornecendo função de vedação

   Criam espaços independentes para os fluidos do lado do tubo e do lado do casco

   Responsáveis pela distribuição e controle da entrada e saída do fluido do lado do tubo

   Facilitam a montagem, desmontagem, limpeza e manutenção do equipamento

5. Defletores (Placas Defletoras)

   Instalados perpendicularmente ao feixe de tubos, tipicamente em designs segmentados (por exemplo, segmento único) ou circulares

   Guiam o fluido do lado do casco para mudar de direção várias vezes, criando padrões de fluxo em espiral ou em forma de Z

   Aumentam a turbulência em 3 a 5 vezes, melhorando os coeficientes de transferência de calor em 2 a 3 vezes

   Simultaneamente fornecem suporte mecânico ao feixe de tubos, evitando vibrações e flexões

Esses componentes principais trabalham juntos para permitir que fluidos quentes e frios fluam através dos canais do lado do tubo e do lado do casco, respectivamente, permitindo uma transferência de calor eficiente através das paredes dos tubos. Dependendo dos requisitos específicos do processo, os permutadores de calor casco-e-tubos podem ser configurados em vários tipos estruturais — como designs de placa tubular fixa, de cabeçote flutuante ou de tubo em U — para se adequar a diferentes condições de operação.