Scambiatore di calore a fascio tubiero per riscaldamento e raffreddamento

Lo scambiatore di calore a fascio tubiero personalizzato da Vrcooler secondo le esigenze del cliente è stato verniciato e pronto per essere imballato e spedito in Francia.

Gli scambiatori di calore a fascio tubiero sono anche chiamati scambiatori di calore a fascio tubiero. Si tratta di uno scambiatore di calore a parete divisoria che utilizza la parete del fascio tubiero racchiuso nel mantello come superficie di scambio termico. Questo tipo di scambiatore di calore ha una struttura relativamente semplice e un funzionamento affidabile. Può essere realizzato con vari materiali strutturali (principalmente materiali metallici) e può essere utilizzato ad alta temperatura e alta pressione. È il tipo più utilizzato attualmente.

Fattori da considerare nella progettazione di scambiatori di calore a fascio tubiero

Esistono molti tipi di apparecchiature per lo scambio di calore. Per ogni specifica condizione di trasferimento del calore, il modello di apparecchiatura più adatto sarà ottenuto attraverso una selezione ottimale. Se questo tipo di apparecchiatura viene utilizzato in altre condizioni, l'effetto di trasferimento del calore può essere migliorato. grande cambiamento. Pertanto, è un lavoro molto importante e complicato selezionare il tipo di scambiatore di calore per condizioni di lavoro specifiche. Per la progettazione degli scambiatori di calore a fascio tubiero, vale la pena considerare i seguenti fattori:

 

1. Selezione della portata

La portata è una variabile importante nella progettazione dello scambiatore di calore. L'aumento della portata aumenterà il coefficiente di scambio termico e, allo stesso tempo, aumenteranno anche la caduta di pressione e il consumo di energia. Se si utilizza fluido di pompaggio, è necessario considerare che la perdita di carico dovrebbe essere consumata il più possibile sullo scambiatore di calore anziché sulla valvola di regolazione, questo può migliorare l'effetto di trasferimento del calore aumentando la portata.

L'utilizzo di una portata maggiore ha due vantaggi: uno è quello di aumentare il coefficiente di scambio termico complessivo, riducendo così l'area di scambio termico; l'altro è ridurre la possibilità di incrostazioni sulla superficie del tubo. Ma aumenta anche di conseguenza il consumo di resistenza e potenza, quindi è necessario fare un confronto economico per determinare finalmente la portata appropriata.

 

2. Selezione della caduta di pressione consentita

La scelta di una caduta di pressione maggiore può aumentare la portata, migliorando così l'effetto di trasferimento del calore e riducendo l'area di trasferimento del calore. Ma la maggiore caduta di pressione aumenta anche i costi operativi della pompa. Il valore di caduta di pressione appropriato deve essere calcolato in base al costo annuo totale dello scambiatore di calore, alle ripetute regolazioni delle dimensioni dell'apparecchiatura e ai calcoli di ottimizzazione.

Nella maggior parte dei dispositivi, si può riscontrare che la resistenza termica su un lato è significativamente più alta dell'altro lato, e la resistenza termica su questo lato diventa la resistenza termica di controllo. Quando la resistenza termica del lato dell'involucro è il lato di controllo, il metodo per aumentare il numero di deflettori o ridurre il diametro dell'involucro può essere utilizzato per aumentare la portata del fluido sul lato dell'involucro e ridurre la resistenza al trasferimento di calore, ma c'è un limite alla riduzione della spaziatura dei deflettori. Non può essere inferiore a 1/5 o 50 mm di diametro del guscio. Quando la resistenza termica del lato del tubo è il lato di controllo, la portata del fluido viene aumentata aumentando la maturità del tubo.

Quando si ha a che fare con materiali viscosi, se il fluido è in flusso laminare, il materiale andrà sul lato del guscio. Poiché il flusso del fluido sul lato dell'involucro tende ad essere turbolento, ciò si traduce in velocità di trasferimento del calore più elevate e in un migliore controllo della caduta di pressione.

 

3. Determinazione del fluido lato guscio

Si basa principalmente sulla pressione e sulla temperatura di esercizio del fluido, sulla caduta di pressione disponibile, sulla struttura e sulle caratteristiche di corrosione e sulla selezione delle attrezzature e dei materiali richiesti per considerare in che modo il fluido è adatto. I seguenti fattori sono disponibili per la considerazione durante la selezione:

I fluidi adatti al passaggio del tubo comprendono acqua e vapore acqueo o fluidi fortemente corrosivi; fluidi tossici; fluidi facili da strutturare; fluidi che operano ad alta temperatura o alta pressione, ecc.

I fluidi adatti per il lato shell includono la condensazione del distillato di testa; condensazione e ribollitura di idrocarburi; fluidi controllati dalla caduta di pressione dei raccordi; fluidi ad alta viscosità, ecc.

Una volta eliminata la situazione di cui sopra, la scelta del percorso da seguire dovrebbe concentrarsi sul miglioramento del coefficiente di scambio termico e sull'ottimizzazione della caduta di pressione. Poiché il flusso del mezzo sul lato del guscio è facile da raggiungere flusso turbolento (Re maggiore o uguale a 100), è generalmente vantaggioso spostare il fluido con alta viscosità o bassa portata, cioè il fluido con basso Reynolds numero, sul lato del guscio. Al contrario, se il fluido può raggiungere un flusso turbolento nel tubo, è più ragionevole disporre di passare attraverso il tubo. Dal punto di vista della caduta di pressione, in genere è ragionevole l'esecuzione dei proiettili con un basso numero di Reynolds.

 

4. Determinazione della temperatura finale di scambio termico

La temperatura finale di scambio termico è generalmente determinata dalle esigenze del processo. Quando è possibile selezionare la temperatura finale di scambio termico, il suo valore ha una grande influenza sul fatto che lo scambiatore di calore sia economico e ragionevole. Quando la temperatura di uscita del fluido caldo è uguale alla temperatura di uscita del fluido freddo, l'efficienza di utilizzo del calore è la più alta, ma la differenza di temperatura effettiva di trasferimento del calore è la più piccola e l'area di scambio termico è la più grande.

Inoltre, quando si determina la temperatura di uscita del flusso, non è desiderabile avere un fenomeno di incrocio di temperatura, cioè, la temperatura di uscita del fluido caldo è inferiore alla temperatura di uscita del fluido freddo.

5. Selezione della struttura dell'attrezzatura

Per determinate condizioni di processo, la forma dell'apparecchiatura dovrebbe essere determinata per prima, come la scelta di una forma di piastra tubiera fissa o di una forma a testa flottante, ecc.

Nel processo di progettazione dello scambiatore di calore, gli obiettivi generali del potenziamento del trasferimento di calore sono riassunti come segue: ridurre le dimensioni dello scambiatore di calore a un dato trasferimento di calore; migliorare le prestazioni dello scambiatore di calore esistente; ridurre la differenza di temperatura del fluido di lavoro che scorre; o ridurre la potenza della pompa.

Il processo di trasferimento del calore si riferisce al processo di scambio termico tra due fluidi attraverso la parete di un dispositivo rigido. Secondo il metodo di trasferimento del calore del fluido, può essere sostanzialmente suddiviso in due tipi: nessun cambiamento di fase e cambiamento di fase. La ricerca sulla tecnologia avanzata di trasferimento del calore senza processo di cambiamento di fase adotta generalmente misure corrispondenti basate sul controllo del lato della resistenza termica: come l'espansione della superficie interna o esterna del tubo; inserimento di corpi estranei nel tubo; cambiare la forma del supporto del fascio tubiero; aggiunta di additivi immiscibili a basso punto di ebollizione e altri metodi per migliorare l'effetto di trasferimento del calore.