Feixe de tubos de substituição de tamanhos personalizados para permutador de calor de cabeçote flutuante

Reemplacement Tube Bundle for Floating Head Heat Exchanger. Tamanhos personalizados

O que é o Tube Bundle?

Um feixe de tubo é o componente central de um trocador de calor de concha e tubo, composto por tubos, folhas de tubo, defletores, espaçadores e hastes de ligação.o feixe de tubos é reconfigurado para se adequar a um projeto de folha de tubo fixoEsta transição é particularmente relevante em cenários em que as tensões térmicas são gerenciáveis,Os requisitos de manutenção são mínimos, ou condições operacionais favorecem um projeto robusto e resistente a fugas. Abaixo, uma desagregação pormenorizada do papel do feixe de tubos na substituição de trocadores de cabeças flutuantes, incluindo as especificações técnicas,considerações de projeto, e compensações.

Componentes-chave do conjunto de tubos

1. Tubos:

   • Material: aço inoxidável (316L), titânio, ligas de cobre e níquel ou Inconel, escolhidos pela resistência à corrosão e condutividade térmica.

   • Diâmetro: Tipicamente 3⁄4 "a 1,5" OD (19 ′′ 38 mm), com espessuras de parede de 1,2 ′′ 3 mm (BWG 12 ′′ 18).

   • Layout: Triangular (30°/60°), quadrado (90°), ou rotado padrões quadrados para otimizar a transferência de calor e acesso de limpeza.

2. Folhas de tubos:

   • Placas circulares grossas (aço carbono, aço inoxidável ou materiais revestidos) que ancoram os tubos.

   • Os tubos são soldados, enrolados ou expandidos nas folhas para um selo rígido e à prova de vazamento.

3. - Não, não.

   • Tipos: defletores segmentados (mais comuns), helicoidais ou de hastes para direcionar o fluxo do lado da concha e evitar vibrações.

   • Espaçamento: 20~50% do diâmetro da concha; espaçamento mais próximo aumenta a turbulência, mas aumenta a queda de pressão.

4. Rodas de gravata e espaçadores

   • Manter o alinhamento do defletor e a integridade do feixe de tubos sob tensões operacionais.

Por que substituir os trocadores de cabeças flutuantes por conjuntos de tubos fixos?

Os trocadores de calor de cabeça flutuante permitem a expansão térmica deixando uma folha de tubo "flutuar", permitindo uma fácil remoção do feixe de tubo para manutenção.

• Redução de custos é fundamental (sem montagem de cabeça flutuante, menos vedações).

• O risco de fugas deve ser minimizado (folhas de tubos soldados eliminam falhas das juntas).

• As condições de alta pressão/alta temperatura (HPHT) exigem uma construção robusta.

• A impureza é mínima, reduzindo a necessidade de limpeza mecânica frequente.

Adaptações técnicas para a substituição do conjunto de tubos fixos

1. Gestão do esforço térmico:

   • As cabeças flutuantes, por natureza, acomodam a expansão térmica, mas os feixes de tubos fixos exigem:

     • Junções de expansão: junções de agulhas ou flanges na casca para absorver a expansão diferencial (críticas se ΔT > 50 ̊C).

     • Combinação de materiais: Utilização de materiais de casca/tubo com coeficientes de expansão térmica semelhantes (por exemplo, casca de aço carbono com tubos de aço carbono).

2. Projeto de pressão:

   • As folhas de tubos fixos são espessadas (até 300 mm) para resistir a altas pressões (até 300 bar no lado do tubo).

   • Diâmetros de tubo menores (por exemplo, 3⁄4") aumentam a resistência à pressão.

3. Mitigação da impureza:

   • Um passo de tubo mais largo (1,25×1,5x diâmetro do tubo) para reduzir o entupimento.

   • Tubos lisos ou revestidos (por exemplo, PTFE) para fluidos pegajosos ou corrosivos.

4. Disposições de manutenção:

   • Portas de limpeza química ou sistemas CIP (Clean-in-Place) para compensar os feixes não removíveis.

Comparação: conjunto de tubos fixos versus cabeça flutuante

Vantagens dos conjuntos de tubos fixos em substituição

1. Eficiência dos custos:

   • Elimina os componentes de cabeça flutuante (por exemplo, anéis de apoio divididos, vedações de glândulas), reduzindo os custos de fabricação e manutenção.

2. Design compacto:

   • Ideal para instalações de espaço limitado devido a menos partes móveis.

3. Durabilidade:

   • As folhas de tubos soldados suportam pressões e temperaturas mais elevadas sem fugas.

4. Operação simplificada:

   • Não há risco de desalinhamento da cabeça flutuante ou degradação da vedação ao longo do tempo.

Limitações e estratégias de atenuação

1. Restrições de expansão térmica:

   • Solução: instalar juntas de expansão ou utilizar conchas flexíveis (por exemplo, fuzis).

2. Suscetibilidade à incrustação:

   • Solução: integrar sistemas de limpeza automatizados (por exemplo, CIP) ou revestimentos antiincrustantes.

3. Componentes não removíveis:

   • Solução: conceber para limpeza química ou especificar tubos ultra suaves para retardar a impureza.

Aplicações adequadas à substituição de conjuntos de tubos fixos

1. Refinarias:

   • Refrigeradores a gás de alta pressão em que os riscos de fugas superam as necessidades de manutenção.

2. Centrais Elétricas:

   • Aquecedores de água de alimentação e refrigeradores de lubrificantes com ciclos térmicos estáveis.

3. Processamento químico:

   • Intercambiadores de fluidos não contaminantes (por exemplo, solventes, líquidos destilados).

4. Sistemas de climatização:

   • Refrigeradores e condensadores com circuitos de água limpa.

Normas e conformidade

• Classe TEMA R/C/B: Dicta regras de concepção para os trocadores de folhas de tubos fixos.

• ASME BPVC Secção VIII: Regula os componentes de pressão (folhas de tubos, conchas).

• ISO 16812: Especifica os requisitos relativos ao desempenho térmico e à concepção mecânica.