Especificaciones del producto:

Material: acero inoxidable, aleación de cobre, aleación de aluminio

Tipo de revestimiento superficial: revestimiento anticorrosión

Tolerancia: ±0,01 mm

Método de procesamiento: fresado, soldadura, tratamiento térmico

Inspección de calidad: Inspección por rayos X, inspección ultrasónica, prueba de presión

 

1. Principio estructural del intercambiador de calor tubular
El intercambiador de calor tubular consta de una carcasa, un haz de tubos de transferencia de calor, una placa tubular, un deflector y una caja de tubos. La carcasa es en su mayor parte cilíndrica, con un haz de tubos en su interior, y ambos extremos del haz de tubos están fijados a la lámina tubular. Los fluidos caliente y frío para el intercambio de calor, uno de los cuales fluye en el tubo, se denomina fluido del lado del tubo; el otro fluye fuera del tubo, se denomina fluido del lado de la carcasa. Para mejorar el coeficiente de transferencia de calor del fluido del exterior del tubo, se suelen instalar varios deflectores en la carcasa. El deflector puede aumentar la velocidad del fluido del lado de la carcasa, forzando al fluido a pasar a través del haz de tubos varias veces a lo largo de una ruta específica, y mejorando la turbulencia del fluido. Los tubos de intercambio de calor pueden disponerse en forma de triángulo equilátero o cuadrado en la lámina tubular. El triángulo equilátero tiene una disposición compacta, la turbulencia del fluido fuera del tubo es alta y el coeficiente de transferencia de calor es grande. La disposición cuadrada es conveniente para la limpieza del exterior del tubo y es adecuada para fluidos propensos a la formación de incrustaciones.
2. Ventajas de los intercambiadores de calor tubulares
El intercambiador de calor tubular es fácil de fabricar, tiene un bajo coste de producción, una amplia gama de selección de materiales, es fácil de limpiar, tiene una fuerte adaptabilidad, gran capacidad de procesamiento, funcionamiento fiable, y puede adaptarse a altas temperaturas y alta presión. Aunque no puede compararse con los intercambiadores de calor de placas y placas-aleta en términos de estructura compacta, transferencia de calor ligera y consumo unitario de metal, sigue ocupando una posición de liderazgo en aplicaciones de las industrias química, petrolera y energética debido a las ventajas mencionadas.
3. Principios de selección del cabezal de un intercambiador de calor tubular: 1. Si es necesario limpiar el lado de la carcasa; 2. Si es necesario mover el haz de tubos; 3. Si es necesario tener en cuenta la dilatación térmica; Tipo de cabezal delantero: a, b, c, d, n Tipo de cabezal trasero: l, m, n, p, s, t, w Los cabezales traseros se dividen en tipo fijo, tipo de cabezal flotante y tubo en U. En comparación con el tipo fijo, el tipo de cabezal flotante tiene un coste más elevado, un diámetro de carcasa mayor y un efecto de intercambio de calor menor (debido a la fuga C). Su ventaja es que un extremo tiene libertad para hacer frente a los problemas de dilatación térmica.

 

Autor: Academia Baolan
Enlace: https://zhuanlan.zhihu.com/p/694081093
Fuente: Zhihu
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1. ¿Cómo se clasifican los equipos de intercambio de calor?
Respuesta: Según el "Catálogo de Clasificación de Equipos de la Corporación Petroquímica", se puede dividir en:
(1) Intercambiador de calor de carcasa y tubos
(2) Intercambiador de calor de tubos
(3) Intercambiador de calor sumergido en agua
(4) Intercambiador de calor por pulverización
(5) Intercambiador de calor rotativo (serpentín)
(6) Intercambiador de calor de placas
(7) Intercambiador de calor de placas y aletas
(8) Intercambiador de calor tubo-aleta
(9) Caldera de calor residual
(10) Otros
2. ¿Cómo transfiere el calor el intercambiador?
Respuesta: En el intercambiador de calor de pared más común, los principales métodos de transferencia de calor son la conducción y la convección. El fluido caliente primero transfiere calor a un lado de la pared del tubo por convección, después transfiere calor de un lado de la pared del tubo al otro lado por conducción y, por último, el otro lado de la pared del tubo transfiere calor al fluido frío por convección, completando así el proceso de transferencia de calor del intercambiador.
3. ¿Cuál es el efecto del caudal del medio sobre el efecto de intercambio de calor?
Respuesta: Cuanto mayor sea el caudal del medio en el intercambiador de calor, mayor será su coeficiente de transferencia de calor. Por lo tanto, el aumento del caudal del medio en el intercambiador de calor puede mejorar en gran medida el efecto de intercambio de calor, pero el impacto negativo de aumentar el caudal es que aumenta la caída de presión a través del intercambiador de calor y aumenta el consumo de energía de la bomba, por lo que debe haber un cierto rango adecuado.
4. ¿Cuál es el efecto de la estructura superficial del tubo de intercambio de calor sobre el efecto de intercambio de calor?
Respuesta: El uso de estructuras de superficie de tubos de intercambio de calor especialmente diseñadas, como tubos con aletas, tubos con cabeza de clavo, tubos roscados, etc., por un lado aumenta el área de transferencia de calor y, por otro, la turbulencia de la superficie especial aumenta en gran medida la turbulencia del fluido fuera del tubo. Ambos aspectos pueden mejorar el efecto global de intercambio de calor del intercambiador, por lo que estas estructuras superficiales son mejores que el rendimiento de la superficie desnuda del tubo.
5. ¿Cuáles son los métodos más utilizados para desincrustar la superficie de los tubos de intercambio de calor?
Respuesta: Los métodos habituales para desincrustar la superficie de los tubos de intercambio de calor son:
Desincrustación mecánica: desincrustación manual con cinceles de acero, desincrustación con agua a presión
Desincrustación química
6. ¿Qué métodos existen para evitar las incrustaciones en la superficie de los tubos de intercambio de calor?
Respuesta: (1) Niquelado-fosfatado
(2) Revestimiento químico, 847 revestimiento
7. ¿Cuáles son los métodos habituales para mejorar la transferencia de calor en los equipos de intercambio térmico?
Respuesta: Los principales métodos para mejorar la transferencia de calor en los equipos de intercambio térmico
La primera consiste en utilizar una estructura que aumente la superficie de transferencia de calor, como por ejemplo
1) Utilización de tubos con aletas, tubos con cabeza de clavo, tubos roscados, fuelles, etc.
2) Tratamiento mecánico de la superficie del tubo: tubos con anillo en espiral, tubos con ranura en espiral, tubos roscados, etc.
3) El uso de tubos de pequeño diámetro puede aumentar el número de tubos en la misma superficie de lámina tubular y aumentar la superficie de transferencia de calor.
La segunda es aumentar el caudal del fluido en el intercambiador de calor, lo que puede mejorar en gran medida su coeficiente de transferencia de calor, como:
1) Añadir alerones, como insertar tiras en espiral en el tubo, colocar deflectores y tubos ficticios fuera del tubo, etc.
2) Aumentar el número de pases de tubos o de carcasas
Además, el uso de materiales con buena conductividad térmica para fabricar intercambiadores de calor, la adopción de medidas anticorrosión y antical para los intercambiadores de calor y la limpieza oportuna de las incrustaciones son medios para mejorar el efecto de transferencia de calor.
8. Al revisar un intercambiador de calor de carcasa y tubos, ¿cuáles son los requisitos para el número de tubos bloqueados?
Respuesta: Se permite bloquear la corrosión y la perforación de tubos individuales del haz de tubos con un émbolo metálico procesado con una conicidad de 3 a 5°. Generalmente, en la misma pasada de tubos, el número de tubos bloqueados no supera 10% del número total de tubos, pero puede aumentarse adecuadamente según los requisitos del proceso.
9. ¿Por qué las juntas de ambos lados de la placa tubular deben ser del mismo material?
Respuesta: Dado que los tornillos de fijación de las bridas a ambos lados de la placa tubular son los mismos tornillos, la presión específica aplicada a las juntas a ambos lados de la placa tubular es la misma.
Si se seleccionan materiales diferentes para las juntas de ambos lados, es inevitable que la presión específica de un lado de la junta sea insuficiente, lo que provocaría un fallo de sellado, o que la presión específica del otro lado de la junta sea demasiado grande, lo que provocaría un fallo de sellado. Por lo tanto, las juntas de ambos lados de la placa tubular deben ser del mismo material.
10. ¿Por qué el intercambiador de calor del agua de refrigeración produce incrustaciones?
Respuesta: La incrustación se forma por la cristalización de sales disueltas en el agua y se adhiere a la pared del tubo del intercambiador de calor. Se caracteriza por ser densa y dura, estar firmemente adherida y ser difícil de eliminar.
Un gran número de partículas suspendidas en el agua pueden convertirse en semillas de cristales. Otros iones de impurezas, bacterias, superficies metálicas rugosas, etc. tienen un fuerte efecto catalizador en el proceso de cristalización, reduciendo en gran medida la sobresaturación necesaria para la cristalización. Por lo tanto, las incrustaciones se producen fácilmente en los intercambiadores de calor de agua de refrigeración.
11. ¿Cuáles son los principales componentes de los intercambiadores de calor de cabezal flotante?
Respuesta: Los principales componentes son: haz de tubos, deflector, placa anticolisión, tirante, tubo de distancia fija, carcasa, caja de tubos, placa de tubos, brida de entrada, brida de salida, placa de tubos flotante, brida de cabezal flotante, tapa de cabezal flotante, anillo de gancho de cabezal flotante, junta de cabezal flotante, brida de tapa de cabezal exterior, brida lateral de tapa de cabezal exterior, tapa de cabezal exterior, junta de tapa de cabezal exterior, respiradero, desagüe, brida de caja de tubos, brida lateral de caja de tubos, junta de caja de tubos, junta lateral de caja de tubos, sillín fijo, sillín móvil.
12. ¿Cuáles son los principales componentes de los intercambiadores de calor de placas de tubos fijos?
Respuesta: Los principales componentes son: haz de tubos, deflector, tirante, tubo distanciador, carcasa, caja de tubos (tapa superior), chapa de tubos, brida de entrada, brida de salida, brida de caja de tubos, junta de caja de tubos, sillín fijo, sillín móvil, soporte de oreja, junta de dilatación.
13. ¿Cuáles son los principales componentes de un intercambiador de calor de tubos en U?
Respuesta: Los componentes principales son: Haz de tubos en U, deflector, placa anti-impacto (tubo guía interior), tirante, tubo distanciador, carcasa, caja de tubos, chapa de tubos, brida de entrada, brida de salida, brida de caja de tubos, brida lateral de caja de tubos, junta de caja de tubos, junta lateral de caja de tubos, sillín fijo, sillín móvil.
14. ¿Cuáles son los principales componentes de un intercambiador tubular?
Respuesta: Los principales componentes del intercambiador de calor de carcasa y tubos son: tubo interior, tubo exterior, codo de retorno
15. ¿Cuáles son los principales componentes de un intercambiador de calor sumergido en agua?
Respuesta: Los principales componentes del intercambiador de calor sumergido en agua son: tubo de entrada, tubo de salida, colector, serpentín, depósito de agua de refrigeración.
16. ¿Cuáles son los principales componentes del intercambiador de calor de pulverización?
Respuesta: Los principales componentes del intercambiador de calor por pulverización son: haz de tubos, ventilador, boquilla de agua, tubo de desagüe, bomba de agua.
17. ¿Cuáles son las características del intercambiador de calor de placas de tubos fijos, del intercambiador de calor de tubos en U y del intercambiador de calor de cabezal flotante?
Respuesta: Las características del intercambiador de calor de placas de tubos fijos son la estructura compacta, la sencillez, el bajo coste, el mayor número de tubos en el mismo diámetro de carcasa, la comodidad de sustitución y mantenimiento de un solo tubo, la comodidad de limpieza en el interior del tubo, pero la dificultad de limpieza en el exterior del tubo, y la gran tensión de diferencia de temperatura entre el tubo y la carcasa.
Las características del intercambiador de calor de tubo en U son estructura simple, sin problemas de tensión por diferencia de temperatura, alto caudal de fluido, bajo consumo de metal, adecuado para fluidos a alta temperatura y alta presión, el haz de tubos puede extraerse para facilitar la limpieza de la carcasa y el tubo, pero el codo del interior del tubo no es fácil de limpiar, el número de tubos de la placa tubular es pequeño, la separación entre tubos es grande, hay un hueco en el centro del haz de tubos, y el fluido del exterior del tubo es fácil de cortocircuitar.
Las características del intercambiador de calor de cabezal flotante son que el haz de tubos puede moverse libremente, no hay problema de tensión por diferencia de temperatura, el haz de tubos puede extraerse libremente y es fácil limpiar el exterior del tubo y el haz de tubos, pero la estructura del cabezal flotante es compleja, el coste es elevado, los requisitos de sellado en el cabezal flotante son estrictos y el cabezal flotante es fácil que tenga fugas durante el funcionamiento y no es fácil de comprobar y encontrar.
18. ¿Para qué son adecuados los intercambiadores de calor de placas tubulares fijas?
Respuesta: Los intercambiadores de calor de placas tubulares fijas son adecuados para medios del lado de la carcasa que están limpios, no son fáciles de incrustar y la diferencia de temperatura del medio es relativamente pequeña.
19. ¿Para qué son adecuados los intercambiadores de calor de tubos en U?
Respuesta: Los intercambiadores de calor de tubo en U son adecuados para altas temperaturas y altas presiones con una gran diferencia de temperatura entre las paredes del tubo y de la carcasa y un medio limpio en el tubo.
20. ¿Para qué son adecuados los intercambiadores de calor de cabezal flotante?
Respuesta: Los intercambiadores de calor de cabezal flotante son adecuados para ocasiones con gran diferencia de temperatura entre el tubo y la carcasa, medio sucio y limpieza frecuente.
21. La disposición de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos incluye la disposición triangular y la disposición cuadrada con un ángulo de rotación de 45°. ¿Por qué?
Respuesta: La disposición triangular y la disposición cuadrada con ángulo de rotación de 45° tienen cada una sus propias ventajas y desventajas. Las ventajas de la disposición triangular son la compacidad, la alta eficiencia de transferencia de calor, y el mayor número de tubos en la misma área de la hoja del tubo, alrededor de 15% más que la disposición cuadrada, pero no es fácil de limpiar la superficie exterior del tubo; mientras que la disposición cuadrada con un ángulo de 45 ° es más conveniente para la limpieza de la superficie exterior del tubo, pero el número de tubos es mucho menor que la disposición triangular.
22. ¿Cuáles son los materiales más utilizados para los tubos de los intercambiadores de calor tubulares?
Respuesta: Los materiales de tubos más utilizados son: 10#, 20#, 12CrMo, 15CrMo, 0Cr13, 1Cr13, 1Cr5Mo, 0Cr18Ni9Ti, 1Cr18Ni9Ti, tubo de titanio, 410, 321, etc.
23. En los intercambiadores de calor de carcasa y tubos, ¿por qué se eligen diámetros de tubo de φ32, φ25, φ19 y φ16 respectivamente?
Respuesta: El diámetro de los tubos influye directamente en el rendimiento del intercambiador de calor. Cuanto menor sea el diámetro del tubo, mayor será el coeficiente de transferencia de calor y mayor la superficie efectiva de transferencia de calor en el mismo volumen. Esto puede hacer que la estructura sea compacta y ahorrar materiales. Sin embargo, si el diámetro del tubo es demasiado pequeño, también traerá efectos adversos. Para fluidos con el mismo caudal, cuanto menor sea el diámetro de la tubería, mayor será la resistencia durante el flujo, y la pérdida de presión aumentará en consecuencia. Además, las tuberías demasiado finas se obstruyen fácilmente por la suciedad, lo que dificulta su limpieza. Por lo tanto, el diámetro de la tubería del intercambiador de calor suele ser de 16 mm a 32 mm.
24. ¿Por qué hay orificios para tornillos redondos y redondos largos en el soporte del intercambiador de calor?
Respuesta: Los orificios de los pernos del soporte fijo son redondos, de modo que el armazón puede fijarse firmemente a la base. Los orificios de los pernos del soporte móvil son largos y redondos, para que el armazón pueda expandirse y contraerse libremente cuando cambie la temperatura, evitando grandes tensiones para proteger el equipo.
25. ¿Cuáles son las juntas de intercambiador de calor más utilizadas?
Respuesta: Las juntas de intercambiador de calor más utilizadas son las almohadillas de amianto resistentes al aceite, las almohadillas revestidas de hierro, las almohadillas onduladas y las almohadillas metálicas.
26. ¿Qué hay que tener en cuenta a la hora de seleccionar tornillos pequeños de cabeza flotante para intercambiadores de calor de cabeza flotante?
(1) Longitud
(2) Corrosión bajo tensión por H2S húmedo
(3) Temperatura
27. ¿Cuál es la función de la placa deflectora (barra deflectora) en el intercambiador de calor de carcasa y tubos?
R: La placa deflectora (barra deflectora) en el intercambiador de calor puede cambiar la dirección del flujo del fluido en el lado de la carcasa, aumentar el caudal del fluido en el lado de la carcasa, aumentar la turbulencia del medio, mejorar la eficiencia de la transferencia de calor y soportar el haz de tubos.
28. ¿Por qué hay tubos de un paso, de dos pasos, de cuatro pasos, de seis pasos y de ocho pasos en el intercambiador de calor de carcasa y tubos?
R: Cuando el número total de tubos del intercambiador de calor es el mismo, aumentar el número de pasos de tubos puede incrementar el caudal en cada paso de tubo, aumentando así el coeficiente de transferencia de calor y reduciendo el área de transferencia de calor necesaria. Sin embargo, también aumenta la caída de presión e impide que el fluido intercambie totalmente el calor en contracorriente, y la estructura del intercambiador de calor se complica. Por lo tanto, el número de pasos de tubo generalmente utilizado no es inferior a 2 ni superior a 8, y el número específico debe seleccionarse en función de los requisitos reales del proceso.
29. ¿Cuáles son las causas de las fugas internas en los intercambiadores de calor de carcasa y tubos?
Respuesta: Las siguientes razones pueden ser las causas de la fuga interna en el intercambiador de calor:
Perforación por corrosión o rotura del tubo de intercambio de calor
Corrosión y adelgazamiento de la boca del tubo causando fugas
Aflojamiento de la junta de dilatación entre el tubo de intercambio de calor y la placa tubular
Grietas, poros o perforaciones por corrosión en el punto de soldadura entre el tubo intercambiador de calor y la placa tubular.
Aflojamiento o rotura del pequeño tornillo de cabeza flotante
Deterioro de la pequeña junta de culata flotante
Deterioro del cabezal flotante pequeño o de la junta de la lámina del tubo flotante
30. ¿Por qué hay que comprobar la presión del agua después de revisar el intercambiador de calor?
Respuesta: El objetivo de las pruebas de presión del agua tras la revisión del intercambiador de calor es comprobar si éste tiene capacidad para soportar con seguridad la presión de diseño (es decir, la resistencia a la presión), la estanqueidad, la calidad de la interfaz o unión, la calidad de la soldadura y la estanqueidad de la estructura de sellado. Además, se puede observar la deformación residual de las soldaduras del material base del recipiente y la tubería después de la presión para descubrir rápidamente problemas con el material.
31. ¿Por qué algunos intercambiadores de calor de carcasa y tubos se instalan verticalmente y otros horizontalmente?
Respuesta: Algunos intercambiadores de calor de carcasa y tubos son verticales y otros horizontales. Las consideraciones principales son las siguientes:
①Requisitos del proceso de producción: Por ejemplo, algunos rehervidores requieren una determinada altura de nivel de líquido medio. Si se utiliza un intercambiador de calor horizontal, no puede cumplirse el requisito de altura de nivel de líquido, por lo que debe seleccionarse un intercambiador de calor vertical;
②Gran escala: Si una unidad de proceso requiere un área de intercambio de calor de varios miles de metros cuadrados, si se selecciona un intercambiador de calor horizontal con una longitud de tubo de calor de 6 metros, pueden ser necesarios varios intercambiadores de calor, lo que ocupa una gran superficie y no favorece la disposición espacial efectiva del dispositivo. Si se selecciona un intercambiador vertical con una longitud de tubo de intercambio de calor de 12 metros, una sola unidad puede resolver el problema;
③Reducir la caída de presión: Algunos procesos de producción requieren minimizar la caída de presión en el proceso de transporte del medio. Elija un intercambiador de calor vertical y colóquelo en paralelo con la torre para acortar la tubería de conexión con la torre y reducir la caída de presión.
32. ¿Por qué algunos lugares eligen intercambiadores de calor de carcasa y tubos e intercambiadores de calor sumergidos en agua, mientras que otros eligen intercambiadores de calor de carcasa y tubos?
R: En la actualidad, los equipos de intercambio de calor seleccionados por los equipos de refinado de petróleo y producción química son principalmente intercambiadores de calor de carcasa y tubos, pero en algunos equipos de producción, todavía hay un pequeño número de intercambiadores de calor de carcasa y tubos e intercambiadores de calor sumergidos en agua. Aunque el intercambiador de calor de carcasa y tubos tiene una estructura compacta y una alta eficiencia de intercambio de calor, es fácil que se bloquee si se utiliza para medios que contienen partículas sólidas debido a los pequeños tubos de intercambio de calor. Por lo tanto, en lugares donde el medio contiene partículas sólidas, generalmente se seleccionan intercambiadores de calor de carcasa y tubos o intercambiadores de calor sumergidos en agua.

 

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