Servicios de diseño y ensamblaje personalizados de caparazón flotante y intercambiador de calor de tubo

Servicios de diseño y ensamblaje de intercambiadores de calor de cáscara y tubo personalizados

¿Qué es un intercambiador de calor de cáscara y tubo?

Un intercambiador de calor de cáscara y tubo (STHE) es un dispositivo de transferencia de calor ampliamente utilizado en aplicaciones industriales.Facilitar el intercambio eficiente de energía térmica entre dos fluidos: uno que fluye a través de los tubos (lado del tubo) y el otro alrededor de los tubos dentro de la cáscara (lado del tubo).

Componentes clave

• Concha: recipiente cilíndrico exterior, generalmente construido de acero, acero inoxidable o aleaciones.
• Tubos: Tubos de pequeño diámetro dispuestos en patrones triangulares, cuadrados o rotativos para optimizar la transferencia y limpieza del calor.
• Hojas de tubos: Placas perforadas que sujetan los extremos de los tubos, a menudo soldadas o atornilladas a la cáscara.
• Baffles: flujo directo del lado de la cáscara, mejora la turbulencia y los tubos de soporte.
• Cabezones/cabezones de extremo: cámaras de entrada y salida para la distribución de fluidos en el lado del tubo (por ejemplo, diseños fijos, flotantes o en U-tubo).

Principio de trabajo

• Arreglos de flujo: contracorriente (más eficiente, mantiene un gradiente de temperatura alto) o flujo paralelo.

• Transferencia de calor: se produce a través de la conducción a través de las paredes del tubo y la convección entre fluidos.

• Fases de fluido: maneja procesos monofásicos (líquido/gas) y bifásicos (condensación/evaporación).

Tipos de STHE

• Hoja de tubo fija: Tubos soldados a hojas estacionarias; manejo simple pero limitado de expansión térmica.

• Tubos U: Tubos doblados en forma de U, lo que permite la expansión libre; ideal para diferenciales de alta temperatura.

• Cabeza flotante: Envase de tubo extraíble para un fácil mantenimiento; maneja la tensión térmica y la contaminación.

• Clasificaciones TEMA: las normas (por ejemplo, TEMA A, B, C) definen el diseño mecánico y las tolerancias basadas en la aplicación.

Consideraciones de diseño

• Materiales: seleccionados por su resistencia a la corrosión, temperatura y presión (por ejemplo, titanio, aleaciones de cobre).

• Expansión térmica: Se aborda a través de juntas de expansión, tubos U o cabezas flotantes.

• Caída de presión: diseño de deflector equilibrado para optimizar la turbulencia frente a los costos de bombeo.

• Coeficiente de transferencia de calor (U): Mejorado por el área de superficie, la turbulencia y la minimización de la contaminación.

• Reducción de la contaminación: limpieza regular (química, mecánica), selección de materiales y mantenimiento preventivo.

Aplicaciones

• Plantas de energía: condensadores, enfriadores de aceite.

• Procesamiento químico: reactores, columnas de destilación.

• Aire acondicionado: sistemas de refrigeración y recuperación de calor.

• Petróleo y gas: refrigeración de petróleo crudo de refinería.

• Sistemas de enfriamiento del motor.

Ventajas

• Tolerancia a altas presiones y temperaturas.

• Versátil para diversos fluidos (viscosos, corrosivos).

• Escalable para grandes capacidades.

• Construcción robusta con larga vida útil.

Desventajas

• Mayor coste inicial y huella en comparación con los intercambiadores de placas.

• Mantenimiento complejo (especialmente los diseños de tubos fijos).

• Posibilidad de fugas en el lado de la carcasa y problemas de contaminación.

Comparación con los intercambiadores de calor de placa

• STHE: mejor para aplicaciones de alta presión y alta contaminación.

• Placa: compacta, eficiente para fluidos de baja viscosidad, pero menos robusta en condiciones extremas.

Avances recientes

• Materiales: aleaciones y compuestos resistentes a la corrosión.

• Superficies mejoradas: tubos con aletas para una mejor transferencia de calor.

• CFD y fabricación aditiva: patrones de flujo optimizados y geometrías complejas.

• Sostenibilidad: integración de la recuperación de calor residual y refrigerantes ecológicos.