Un condensatore a fascio tubiero è un dispositivo di scambio termico ampiamente utilizzato nella produzione industriale. La sua funzione principale è quella di condensare gas o vapori di processo in liquidi utilizzando un mezzo di raffreddamento. È costituito da un guscio, un fascio tubiero, una piastra tubiera e tappi terminali. Durante il funzionamento, un fluido scorre all'interno dei tubi e un altro fluido scorre nel lato del mantello, scambiando calore attraverso le pareti del tubo. Grazie alla sua struttura compatta, all'ampia area di trasferimento del calore per unità di volume, alla forte adattabilità e alla pulizia e manutenzione relativamente convenienti, è diventato un elemento chiave dell'attrezzatura in molti processi.
La scelta corretta del modello di condensatore a fascio tubiero è fondamentale per garantire l'efficienza della produzione, il funzionamento stabile delle apparecchiature e il risparmio energetico. La selezione del modello non è determinata da un singolo fattore ma è un processo decisionale tecnico- completo.
I. Comprensione dei principali modelli e parametri tecnici dei condensatori a mantello-e-a tubi
Per comprendere il numero del modello, è essenziale prima comprenderne i parametri tecnici chiave. Questi parametri si riflettono solitamente, direttamente o indirettamente, nella designazione del modello dell'apparecchiatura o nelle specifiche tecniche.
1. Zona di scambio termico
Questo è il parametro più importante di un condensatore a fascio tubiero-e-, poiché ne determina direttamente la capacità di scambio termico. L'unità è solitamente di metri quadrati. Si riferisce alla superficie esterna totale di tutti i tubi di scambio termico. La selezione richiede un calcolo basato sul carico termico richiesto del processo. Un’area troppo piccola porterà ad una condensazione insufficiente, mentre un’area troppo grande comporterà uno spreco di investimenti e spazio.
2. Diametro del guscio
Il diametro nominale della conchiglia, solitamente misurato in millimetri. Influisce direttamente sulle dimensioni strutturali dell'apparecchiatura e sulla disposizione dei fasci tubieri interni ed è uno dei fattori chiave che determinano le dimensioni complessive e la resistenza alla pressione dell'apparecchiatura.
3. Pressione di progetto e Temperatura di progetto
Si riferiscono alla pressione e alla temperatura di esercizio massime che il lato mantello e il lato tubo del condensatore possono sopportare in sicurezza. Questa è l'ancora di salvezza che garantisce il funzionamento sicuro dell'apparecchiatura, superando la pressione e la temperatura massime che possono effettivamente verificarsi durante il processo, con un adeguato margine di sicurezza.
4. Numero di passaggi tubo e passaggi guscio
Il numero di passaggi del tubo si riferisce al numero di volte in cui il mezzo viaggia attraverso i tubi. Le configurazioni comuni includono i passaggi per la metropolitana a passaggio singolo-, doppio- e quattro- passaggio. L’aumento del numero di passaggi del tubo aumenta la velocità del flusso all’interno dei tubi, migliorando il trasferimento di calore, ma aumenta anche la resistenza al flusso. Il numero di passaggi del guscio si riferisce al numero di volte in cui il mezzo attraversa il guscio, tipicamente un singolo passaggio del guscio. Combinando diversi passaggi di tubo e mantello, è possibile soddisfare vari requisiti di processo complessi.
5. Specifiche del tubo dello scambiatore di calore
Questi includono il diametro esterno, lo spessore delle pareti e la lunghezza dei tubi dello scambiatore di calore. I diametri comuni dei tubi includono Φ19 mm e Φ25 mm. Lo spessore delle pareti viene selezionato in base alle condizioni di pressione e corrosione, mentre la lunghezza influisce sulla disposizione generale e sull'area di scambio termico dell'apparecchiatura.
6. Metodi di connessione del tubo-della piastra tubiera
I metodi comuni includono giunti di dilatazione, saldatura e una combinazione di espansione e saldatura. Diversi metodi di connessione sono adatti a diverse pressioni, temperature e caratteristiche del mezzo, con un impatto significativo sull'affidabilità e sulla durata dell'apparecchiatura.
7. Selezione dei materiali
La selezione del materiale appropriato in base a fattori quali la corrosività del mezzo trattato, la temperatura operativa e la pressione è fondamentale. I materiali comuni del guscio includono acciaio al carbonio, acciaio inossidabile, titanio, nichel e zirconio. I tubi per lo scambio di calore, oltre all'acciaio al carbonio e all'acciaio inossidabile, possono anche utilizzare materiali più resistenti alla corrosione-come leghe di titanio, nichel e Hastelloy.
II. Forme strutturali e caratteristiche comuni dei condensatori a mantello-e-a tubi
In base alle loro caratteristiche strutturali, i condensatori a fascio tubiero-e-sono disponibili principalmente nelle seguenti forme e i loro "numeri di modello" sono spesso correlati a questi.
1. Tipo di piastra tubiera fissa
Questa è la forma più elementare. Le piastre tubiere ad entrambe le estremità del fascio tubiero sono rigidamente collegate al mantello. Ha una struttura semplice, bassi costi di produzione e nessun angolo morto all'interno del guscio, il che lo rende facile da pulire. Tuttavia, i suoi svantaggi sono che la pulizia del lato mantello- è difficile e non vi è alcuna capacità di compensazione della differenza di temperatura tra il fascio tubiero e il mantello. È adatto per applicazioni in cui il lato del guscio- è pulito, il ridimensionamento non è facile e la differenza di temperatura tra i lati del guscio e del tubo è ridotta.
2. Tipo a testa flottante
In questo tipo, la piastra tubiera ad un'estremità del fascio tubiero è fissata al mantello, mentre la piastra tubiera all'altra estremità può fluttuare liberamente all'interno del mantello. Questa struttura elimina completamente i problemi di stress termico e il fascio tubiero può essere estratto dal mantello, facilitando la pulizia meccanica sia del lato tubi che del lato mantello.
3. **Tipo di tubo a U-:** i tubi per lo scambio di calore sono piegati a forma di U-, con entrambe le estremità fissate alla stessa piastra tubiera. Il fascio tubiero può espandersi e contrarsi liberamente, risolvendo il problema dello stress termico. La struttura è più semplice del tipo a testa flottante e il costo è moderato. Pulire l'interno dei tubi è difficile a causa dei diversi raggi di curvatura e sostituire i tubi è scomodo, ad eccezione dei tubi a U- esterni. Viene generalmente utilizzato in applicazioni ad alta-pressione in cui il fluido sul lato del tubo-è pulito e la differenza di temperatura è ampia.
4. **Tipo con premistoppa ripieno:** La sua struttura è simile al tipo a testa flottante, ma l'estremità flottante è sigillata con un premistoppa. La struttura è più semplice del tipo a testa flottante e la manutenzione e la pulizia sono convenienti. Tuttavia, esiste il rischio di perdite esterne nel premistoppa e viene generalmente utilizzato per fluidi a bassa-pressione e non-pericolosi.
III. Linee guida per la selezione di condensatori a fascio tubiero
Quando si seleziona un condensatore a fascio tubiero, è necessario seguire un approccio sistematico, considerando in modo esaustivo fattori quali requisiti di processo, caratteristiche del mezzo, condizioni operative ed aspetti economici. 1. Definizione dei parametri di processo e delle caratteristiche del mezzo
Questa è la base per la selezione. È necessaria una definizione esaustiva e chiara:
- Carico termico: la quantità di calore da trasferire, generalmente misurata in kilowatt (kW).
- Proprietà del tubo-Lato e guscio-Mezzo laterale: inclusi composizione, portata, temperatura di ingresso, temperatura di uscita e cambiamenti di fase.
- Caratteristiche del supporto: attenzione alla corrosività, alla tendenza al ridimensionamento, alla viscosità e alla presenza di particelle solide. I mezzi altamente corrosivi richiedono materiali-resistenti alla corrosione; i supporti facilmente ridimensionabili dovrebbero avere una struttura progettata per una facile pulizia.
2. Calcolare e determinare le dimensioni critiche
In base ai parametri di processo, determinare l'area di scambio termico richiesta attraverso calcoli di trasferimento di calore. In combinazione con la portata del fluido e la caduta di pressione consentita, determinare preliminarmente il diametro del mantello, le specifiche del tubo, la lunghezza e la disposizione. Questo processo richiede solitamente un software specializzato per il calcolo del trasferimento di calore o viene eseguito da ingegneri esperti.
3. Selezionare una forma strutturale adatta
In base alle caratteristiche del supporto e alle condizioni operative sopra analizzate, selezionare la forma strutturale più idonea.
- Fattore di differenza di temperatura: quando la differenza di temperatura tra le pareti metalliche del lato del tubo e del lato del guscio è elevata (ad esempio, supera i 50 gradi Celsius), è necessario dare la priorità ai design con testa flottante o tubo a U- per evitare uno stress termico significativo.
- Requisiti di pulizia: se il supporto dal lato del guscio è soggetto a incrostazioni, è necessario selezionare un design con testa flottante o premistoppa, che faciliti la rimozione e la pulizia del nucleo. Se il mezzo sul lato del tubo è soggetto a incrostazioni, i design con piastre tubiere fisse e tubi a U-sono più difficili da pulire e richiedono la considerazione della pulizia chimica o di altre misure.
- Fattore di pressione: in condizioni di pressione ultra-elevata, i design dei tubi a U-presentano alcuni vantaggi dovuti alle loro caratteristiche strutturali.
4. Selezione ragionevole dei materiali
La selezione del materiale deve considerare prestazioni, lavorabilità ed economia.
- Acciaio al carbonio (Q235B, 20#, ecc.): basso costo, buone proprietà meccaniche, adatto per mezzi non-corrosivi o debolmente corrosivi, come vapore, aria e olio.
- Acciaio inossidabile (304, 316L, ecc.): eccellente resistenza alla corrosione, adatto a vari mezzi corrosivi, come varie soluzioni acide, alcaline e saline. Anche l'industria alimentare e farmaceutica lo utilizza ampiamente a causa dei suoi elevati requisiti di pulizia.
- Leghe speciali (titanio, acciaio duplex, Hastelloy, ecc.): utilizzate in ambienti altamente corrosivi, come l'industria dei cloro-alcalini e il raffreddamento dell'acqua di mare, ma sono estremamente costose.
Pur soddisfacendo i requisiti di resistenza alla corrosione, si possono prendere in considerazione piastre composite di acciaio al carbonio e acciaio inossidabile o altri metalli preziosi oppure è possibile utilizzare solo materiali resistenti alla corrosione-per i tubi di scambio termico per ridurre i costi.
5. Considerare lo spazio di installazione e la comodità di manutenzione
Il diametro, la lunghezza e il peso dell'attrezzatura devono corrispondere allo-spazio di installazione in loco e alla capacità di sollevamento. Dovrebbero essere considerati lo spazio e la comodità richiesti per la futura manutenzione e pulizia. Ad esempio, per i condensatori a testa flottante che richiedono la rimozione del nucleo, è necessario prevedere spazio sufficiente a un'estremità per la rimozione del fascio tubiero.
6. Condurre una valutazione economica
Sulla base del rispetto di tutti i requisiti tecnici e di processo, è necessario effettuare un confronto completo tra il costo dell'investimento iniziale, il consumo energetico operativo (riflesso principalmente nella caduta di pressione richiesta per il pompaggio del mezzo), i costi di manutenzione e la durata prevista delle diverse soluzioni. Dovrebbe essere selezionata la soluzione con il miglior costo complessivo durante l’intero ciclo di vita, piuttosto che perseguire semplicemente il prezzo di acquisto iniziale più basso.
Informazioni sui contatti:
Telefono: +86-0917- 3664600
Whatsapp: +8618791798690
