Trocadores de calor, também conhecidos como trocadores de calor tubulares, são um tipo de equipamento que usa um feixe de tubos fechado em uma concha cilíndrica para troca de calor.O trocador de calor Shell-and-tube é um tipo de equipamento amplamente utilizado no processo industrial para troca de calor, é adequado para alta temperatura, ambiente de trabalho de alta pressão, pode lidar com as necessidades de troca de calor de vários fluidos.

Composição do permutador do tubo térmico

O permutador de calor é composto principalmente pelo escudo, pacote do tubo da transferência térmica, placa do tubo, placa do defletor (defletor) e caixa do tubo.

Concha: Geralmente cilíndrico, é a estrutura externa do trocador de calor e o feixe de tubos de transferência de calor está contido no interior.

Calor transferência tubo pacote: Localizado dentro da casca, ambas as extremidades são fixadas na placa do tubo, é o principal local para alcançar a troca de calor.

Placa do tubo: Localizado em ambas as extremidades da carcaça, é usado para segurar o feixe de tubos de transferência de calor e formar uma vedação com ele para garantir que os dois fluidos não se misturem.

Defletor (defletor): Instalado no escudo, usado para guiar o líquido lateral do escudo através do pacote do tubo diversas vezes, aumenta o grau de turbulência fluida, melhora a eficiência de transferência térmica.

Caixa do tubo: Localizado em ambas as extremidades do trocador de calor e conectado à placa do tubo, é usado para distribuir e coletar o fluxo do tubo.

Características do trocador de calor casco e tubo

As vantagens dos trocadores de calor casco e tubo incluem principalmente:

Alta transferência térmica coeficiente: O tubo roscado usado no trocador de tubos de calor é feito de materiais com alta condutividade térmica, como cobre ou aço inoxidável, e o design da combinação de roscas internas e externas pode formar forte turbulência sob pouca resistência a fluidos, melhorando assim o coeficiente de transferência de calor dentro e fora do tubo.

Estrutura compacta: Como a área de transferência térmica do volume unitário do trocador de tubos de calor é grande, o coeficiente total de transferência térmica é alto, portanto a área do piso é pequena, economizando materiais e espaço.

Não fácil de escalar: A estrutura côncava e convexa especial do tubo roscado e a extensão quente e o encolhimento a frio do tubo dificultam a retenção de impurezas dentro e fora do tubo, por isso não é fácil escalar, para garantir o efeito de operação a longo prazo.

Não é fácil vazar: A circunferência de vedação do trocador de tubos de calor e a rosca grossa do tubo roscado têm uma capacidade de compensação semelhante à junta de expansão, tornando o estresse térmico do trocador de calor pequeno e não fácil de vazar.

Forte aplicabilidade: De acordo com diferentes requisitos do processo, existem muitos tipos de trocadores de tubos de calor, como placa de tubo fixa, tipo de cabeça flutuante, tipo de tubo em forma de U, etc., cada um tem suas próprias características e escopo de aplicação, que podem atender às necessidades de diferentes condições de trabalho.

Manutenção fácil: Alguns tipos de trocadores de tubos de calor são projetados para permitir que feixes de tubos sejam retirados do casco para facilitar a limpeza e manutenção, especialmente para mídias propensas a escalar ou que exigem limpeza frequente.

Campo aplicação do permutador tubulação calor

Indústria química: No processo de reação química, muitas vezes é necessário aquecer ou resfriar matérias-primas ou produtos, e o trocador de tubos de calor desempenha um papel importante aqui.

Indústria do petróleo e gás: Essas indústrias geralmente precisam trocar calor por petróleo e gás durante o processo de refino, e o trocador de tubos de calor pode suportar as altas temperaturas e pressões nesses processos.

Indústria alimentar: No processo de processamento de alimentos, trocadores de calor são usados para aquecimento, resfriamento e pasteurização para garantir a segurança e a qualidade dos alimentos.

Indústria elétrica: Em usinas de energia, trocadores de calor casco e tubo são usados para a geração e condensação de vapor e são equipamentos-chave para o funcionamento normal de usinas de energia.

Indústria metalúrgica: No processo de processamento de metais, trocadores de calor casco e tubo são usados para controle de temperatura de fornos de tratamento térmico e para resfriar produtos metálicos.

Indústria Hvac: Em sistemas de aquecimento e ar condicionado, trocadores de calor casco e tubo são usados para aquecer e resfriar água quente para manter a temperatura interna confortável.

O princípio técnico do trocador de tubos de calor baseia-se principalmente na transferência de calor da parede, na qual um fluido flui dentro do feixe de tubos e outro fluido flui no invólucro fora do feixe de tubos e os dois trocam calor através da parede do tubo. Especificamente, o princípio de funcionamento do trocador de calor inclui os seguintes aspectos:

Superfície transferência térmica: A parede do feixe de tubos é usada como superfície de transferência de calor e dois tipos de fluidos de trabalho fluem dentro e fora do tubo, respectivamente, e permuta de calor através da parede do tubo.

Fluxo fluido: Fluxo do tubo no tubo, fluxo do escudo fora do tubo. A fim de melhorar a eficiência de transferência de calor do fluido do gasoduto, alguns projetos usam tubos espirais ou tubos de nódulo, o que pode aumentar o grau de turbulência do fluido, melhorando assim o coeficiente de transferência de calor.

Controle temperatura: Ajustando o fluxo da fonte de calor no permutador de calor, a temperatura do meio aquecido pode ser controlada. Por exemplo, há uma válvula reguladora antes da entrada da fonte de calor e a mudança da abertura da válvula pode ajustar a temperatura de saída.

O projeto e fabricação de trocadores de calor casco e tubo é um processo complexo que requer consideração abrangente de muitos fatores, incluindo requisitos de processo, seleção de materiais, projeto estrutural, padrões de segurança, etc.

Verifique a transferência térmica coeficiente e calor transferência área: Calcule o coeficiente de transferência térmica K e a área de transferência térmica F de acordo com o coeficiente de transferência térmica da tubulação e do escudo, resistência térmica da sujeira, resistência térmica da parede, etc. Essa etapa leva em conta vários fatores, como diferenças entre condições operacionais e condições de projeto e possíveis problemas futuros de dimensionamento ou entupimento.

Tecnologia industrial: O processo de fabricação do trocador de tubos de calor inclui a seleção do material apropriado, a determinação das especificações e disposição do feixe de tubos e o número de defletores ou placas de suporte. Esses detalhes são essenciais para o desempenho e durabilidade dos trocadores de calor.

Condições do projeto: Os usuários precisam fornecer algumas condições-chave do projeto, como pressão operacional, temperatura operacional, temperatura da parede metálica, nome e características do material, margem de corrosão, número de passagens, área de troca de calor, especificações do tubo de troca de calor, etc. Esta informação é essencial para o projeto de um trocador de calor eficiente e seguro.

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