Specifiche del prodotto:

Materiale: acciaio inossidabile, lega di rame, lega di alluminio

Tipo di rivestimento superficiale: rivestimento anticorrosione

Intervallo di tolleranza: ±0,01 mm

Metodo di lavorazione: fresatura, saldatura, trattamento termico

Ispezione di qualità: Ispezione a raggi X, ispezione a ultrasuoni, test di pressione

 

1. Principio strutturale dello scambiatore di calore tubolare
Lo scambiatore di calore tubolare è costituito da un mantello, un fascio di tubi per il trasferimento del calore, una piastra tubiera, un deflettore (baffle) e una scatola di tubi. Il mantello è per lo più cilindrico, con un fascio di tubi all'interno, ed entrambe le estremità del fascio di tubi sono fissate sul foglio tubiero. I fluidi caldi e freddi per lo scambio di calore, uno dei quali scorre nel tubo, chiamato fluido lato tubo; l'altro scorre all'esterno del tubo, chiamato fluido lato mantello. Per migliorare il coefficiente di trasferimento del calore del fluido all'esterno del tubo, di solito vengono installati diversi deflettori nel mantello. I deflettori possono aumentare la velocità del fluido del lato mantello, costringendolo a passare più volte attraverso il fascio di tubi lungo un percorso specifico e aumentando la turbolenza del fluido. I tubi di scambio termico possono essere disposti in un triangolo equilatero o in un quadrato sul foglio di tubi. La disposizione a triangolo equilatero è compatta, la turbolenza del fluido all'esterno del tubo è elevata e il coefficiente di trasferimento del calore è elevato. La disposizione quadrata è comoda per la pulizia all'esterno del tubo ed è adatta per i fluidi soggetti a incrostazioni.
2. Vantaggi degli scambiatori di calore tubolari
Lo scambiatore di calore tubolare è facile da fabbricare, ha un basso costo di produzione, un'ampia gamma di materiali selezionabili, è facile da pulire, ha una forte adattabilità, una grande capacità di lavorazione, un funzionamento affidabile e può adattarsi a temperature e pressioni elevate. Sebbene non possa essere paragonato agli scambiatori di calore a piastre e a piastre-fin in termini di struttura compatta, trasferimento di calore leggero e consumo unitario di metallo, occupa comunque una posizione di primo piano nelle applicazioni dell'industria chimica, petrolifera ed energetica grazie ai vantaggi sopra citati.
3. Principi per la scelta della testa di uno scambiatore di calore tubolare: 1. se è necessario pulire il lato del mantello; 2. se è necessario spostare il fascio tubiero; 3. se è necessario considerare l'espansione termica; Tipo di testa anteriore: a, b, c, d, n Tipo di testa posteriore: l, m, n, p, s, t, w Le teste posteriori si dividono in tipo fisso, tipo a testa flottante e a U. Rispetto al tipo fisso, il tipo a testa flottante ha un costo più elevato, un diametro del mantello maggiore e un effetto di scambio termico inferiore (a causa della perdita C). Il suo vantaggio è che un'estremità ha la libertà di gestire i problemi di espansione termica.

 

Autore: Accademia Baolan
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Fonte: Zhihu
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1. Come vengono classificate le apparecchiature per lo scambio di calore?
Risposta: Secondo il "Catalogo di classificazione delle apparecchiature della società petrolchimica", può essere suddiviso in:
(1) Scambiatore di calore a fascio tubiero
(2) Scambiatore di calore a tubi
(3) Scambiatore di calore a immersione nell'acqua
(4) Scambiatore di calore a spruzzo
(5) Scambiatore di calore rotante (a serpentina)
(6) Scambiatore di calore a piastre
(7) Scambiatore di calore a piastre
(8) Scambiatore di calore a fascio tubiero
(9) Caldaia a recupero di calore
(10) Altri
2. In che modo lo scambiatore di calore trasferisce il calore?
Risposta: Nello scambiatore di calore a parete più comune, i principali metodi di trasferimento del calore sono la conduzione e la convezione. Il fluido caldo trasferisce prima il calore a un lato della parete del tubo per convezione, poi trasferisce il calore da un lato della parete del tubo all'altro lato per conduzione e infine l'altro lato della parete del tubo trasferisce il calore al fluido freddo per convezione, completando così il processo di trasferimento di calore dello scambiatore di calore.
3. Qual è l'effetto della portata del fluido sull'effetto di scambio termico?
Risposta: Maggiore è la portata del fluido nello scambiatore di calore, maggiore è il suo coefficiente di trasferimento di calore. Pertanto, l'aumento della portata del fluido nello scambiatore di calore può migliorare notevolmente l'effetto di scambio termico, ma l'impatto negativo dell'aumento della portata è che aumenta la caduta di pressione attraverso lo scambiatore di calore e aumenta il consumo di energia della pompa, quindi deve esserci un certo intervallo adatto.
4. Qual è l'effetto della struttura superficiale del tubo di scambio termico sull'effetto di scambio termico?
Risposta: L'uso di strutture superficiali del tubo di scambio termico appositamente progettate, come tubi alettati, tubi a testa di chiodo, tubi filettati, ecc. da un lato aumenta l'area di trasferimento del calore, dall'altro la turbolenza della superficie speciale aumenta notevolmente la turbolenza del fluido all'esterno del tubo. Entrambi gli aspetti possono migliorare l'effetto complessivo di scambio termico dello scambiatore di calore, per cui queste strutture superficiali sono migliori delle prestazioni della superficie del tubo nudo.
5. Quali sono i metodi comunemente utilizzati per decalcificare la superficie dei tubi di scambio termico?
Risposta: I metodi più comuni per decalcificare la superficie dei tubi di scambio termico sono:
Decalcificazione meccanica: decalcificazione manuale con scalpelli d'acciaio, decalcificazione con acqua pressurizzata
Decalcificazione chimica
6. Quali sono i metodi per prevenire le incrostazioni sulla superficie dei tubi di scambio termico?
Risposta: (1) Placcatura al nichel-fosforo
(2) Rivestimento chimico, 847 rivestimento
7. Quali sono i metodi più comuni per migliorare il trasferimento di calore nelle apparecchiature di scambio termico?
Risposta: I principali metodi per migliorare il trasferimento di calore nelle apparecchiature di scambio termico
Il primo consiste nell'utilizzare una struttura che aumenti la superficie di trasferimento del calore, come ad esempio
1) Utilizzo di tubi alettati, tubi a testa di chiodo, tubi filettati, soffietti, ecc.
2) Lavorazione meccanica della superficie del tubo: tubi ad anello a spirale, tubi con scanalatura a spirale, tubi filettati, ecc.
3) L'utilizzo di tubi di piccolo diametro consente di aumentare il numero di tubi sulla stessa superficie della lastra e di aumentare l'area di trasferimento del calore.
Il secondo consiste nell'aumentare la portata del fluido nello scambiatore di calore, che può migliorare notevolmente il suo coefficiente di trasferimento del calore, come ad esempio:
1) Aggiunta di spoiler, come l'inserimento di strisce a spirale nel tubo, l'installazione di deflettori e tubi finti all'esterno del tubo, ecc.
2) Aumentare il numero di passate del tubo o della conchiglia
Inoltre, l'utilizzo di materiali con una buona conducibilità termica per la produzione di scambiatori di calore, l'adozione di misure anticorrosione e antincrostanti per gli scambiatori di calore e la pulizia tempestiva delle incrostazioni sono tutti mezzi per migliorare l'effetto di trasferimento del calore.
8. Quando si revisiona uno scambiatore di calore a fascio tubiero, quali sono i requisiti per il numero di tubi bloccati?
Risposta: La corrosione e la perforazione di singoli tubi nel fascio di tubi possono essere bloccate con un pistone metallico lavorato con una conicità da 3 a 5°. In genere, nello stesso passaggio di tubi, il numero di tubi bloccati non supera il 10% del numero totale di tubi, ma può essere opportunamente aumentato in base alle esigenze del processo.
9. Perché le guarnizioni su entrambi i lati del tubo devono essere dello stesso materiale?
Risposta: Poiché i bulloni di fissaggio della flangia su entrambi i lati della lamiera tubolare sono gli stessi, la pressione specifica applicata alle guarnizioni su entrambi i lati della lamiera tubolare è la stessa.
Se si scelgono materiali diversi per le guarnizioni sui due lati, è inevitabile che la pressione specifica di un lato della guarnizione sia insufficiente, con conseguente fallimento della tenuta, o che la pressione specifica dell'altro lato della guarnizione sia troppo elevata, con conseguente fallimento della tenuta. Pertanto, le guarnizioni su entrambi i lati del tubo devono essere realizzate con lo stesso materiale.
10. Perché lo scambiatore di calore dell'acqua di raffreddamento produce incrostazioni?
Risposta: Le incrostazioni si formano dalla cristallizzazione dei sali disciolti nell'acqua e aderiscono alla parete del tubo dello scambiatore di calore. Si caratterizza per essere densa e dura, saldamente attaccata e difficile da rimuovere.
Un gran numero di particelle in sospensione nell'acqua può diventare un seme di cristallo. Altri ioni impuri, batteri, superfici metalliche ruvide, ecc. hanno un forte effetto catalitico sul processo di cristallizzazione, riducendo notevolmente la sovrasaturazione necessaria per la cristallizzazione. Pertanto, le incrostazioni si producono facilmente negli scambiatori di calore dell'acqua di raffreddamento.
11. Quali sono i componenti principali degli scambiatori di calore a testa mobile?
Risposta: I componenti principali sono: fascio tubiero, deflettore, piastra anticollisione, tirante, tubo a distanza fissa, guscio, scatola del tubo, foglio del tubo, flangia di ingresso, flangia di uscita, foglio del tubo galleggiante, flangia della testa galleggiante, coperchio della testa galleggiante, anello di aggancio della testa galleggiante, guarnizione della testa galleggiante, flangia del coperchio della testa esterna, flangia laterale del coperchio della testa esterna, coperchio della testa esterna, guarnizione del coperchio della testa esterna, sfiato, scarico, flangia della scatola del tubo, flangia laterale della scatola del tubo, guarnizione della scatola del tubo, sella fissa, sella mobile.
12. Quali sono i componenti principali degli scambiatori di calore a tubi fissi?
Risposta: I componenti principali sono: fascio tubiero, deflettore, tirante, tubo distanziatore, guscio, scatola del tubo (coperchio superiore), foglio del tubo, flangia di ingresso, flangia di uscita, flangia della scatola del tubo, guarnizione della scatola del tubo, sella fissa, sella mobile, supporto dell'orecchio, giunto di espansione.
13. Quali sono i componenti principali dello scambiatore di calore a tubi a U?
Risposta: I componenti principali sono: Fascio di tubi a U, deflettore, piastra antiurto (tubo di guida interno), tirante, tubo distanziatore, guscio, scatola di tubi, foglio di tubi, flangia di ingresso, flangia di uscita, flangia della scatola di tubi, flangia laterale della scatola di tubi, guarnizione della scatola di tubi, guarnizione laterale della scatola di tubi, sella fissa, sella mobile.
14. Quali sono i principali componenti dello scambiatore di calore a fascio tubiero?
Risposta: I componenti principali dello scambiatore di calore a fascio tubiero sono: tubo interno, tubo esterno, gomito di ritorno.
15. Quali sono i componenti principali di uno scambiatore di calore a immersione in acqua?
Risposta: I componenti principali dello scambiatore di calore a immersione sono: tubo di ingresso, tubo di uscita, collettore, serpentina, serbatoio dell'acqua di raffreddamento.
16. Quali sono i principali componenti dello scambiatore di calore a spruzzo?
Risposta: I componenti principali dello scambiatore di calore a spruzzo sono: fascio tubiero, ventilatore, ugello dell'acqua, tubo di scarico, pompa dell'acqua.
17. Quali sono le caratteristiche dello scambiatore di calore a tubi fissi, dello scambiatore di calore a tubi a U e dello scambiatore di calore a testa galleggiante?
Risposta: Le caratteristiche dello scambiatore di calore a fascio tubiero fisso sono la struttura compatta, la semplicità, il basso costo, il maggior numero di tubi nello stesso diametro del mantello, la convenienza della sostituzione e della manutenzione del singolo tubo, la convenienza della pulizia all'interno del tubo, ma la difficoltà della pulizia all'esterno del tubo e la grande sollecitazione della differenza di temperatura tra il tubo e il mantello.
Le caratteristiche dello scambiatore di calore con tubo a U sono la struttura semplice, l'assenza di problemi di stress da differenza di temperatura, l'elevata portata del fluido, il basso consumo di metallo, l'idoneità per fluidi ad alta temperatura e ad alta pressione, la possibilità di estrarre il fascio tubiero per facilitare la pulizia del mantello e del tubo, ma il gomito all'interno del tubo non è facile da pulire, il numero di tubi sul foglio tubiero è piccolo, la distanza tra i tubi è grande, c'è un vuoto al centro del fascio tubiero e il fluido all'esterno del tubo è facile da cortocircuitare.
Le caratteristiche dello scambiatore di calore a testa galleggiante sono che il fascio tubiero può muoversi liberamente, non vi è alcun problema di stress da differenza di temperatura, il fascio tubiero può essere estratto liberamente ed è facile pulire l'esterno del tubo e del fascio tubiero, ma la struttura della testa galleggiante è complessa, il costo è elevato, i requisiti di tenuta della testa galleggiante sono rigorosi e la testa galleggiante è facile da perdere durante il funzionamento e non è facile da controllare e trovare.
18. Per quali applicazioni sono adatti gli scambiatori di calore a fascio tubiero fisso?
Risposta: Gli scambiatori di calore a fascio tubiero fisso sono adatti a fluidi a guscio che sono puliti, non facili da scalare e la differenza di temperatura media è relativamente piccola.
19. Per quali settori sono adatti gli scambiatori di calore a tubi a U?
Risposta: Gli scambiatori di calore con tubo a U sono adatti per le occasioni di alta temperatura e alta pressione con una grande differenza di temperatura tra le pareti del tubo e del mantello e un mezzo pulito nel tubo.
20. Dove sono adatti gli scambiatori di calore a testa mobile?
Risposta: Gli scambiatori di calore a testa galleggiante sono adatti per occasioni con grande differenza di temperatura tra tubo e mantello, mezzo non pulito e pulizia frequente.
21. La disposizione degli scambiatori di calore a fascio tubiero comprende la disposizione triangolare e la disposizione a rotazione quadrata con angolo di 45°. Perché?
Risposta: La disposizione triangolare e la disposizione quadrata con angolo di rotazione di 45° hanno ciascuna i propri vantaggi e svantaggi. I vantaggi della disposizione triangolare sono la compattezza, l'elevata efficienza di trasferimento del calore e il maggior numero di tubi sulla stessa superficie del tubo, circa 15% in più rispetto alla disposizione quadrata, ma non è facile pulire la superficie esterna del tubo; mentre la disposizione quadrata con un angolo di 45° è più conveniente per la pulizia della superficie esterna del tubo, ma il numero di tubi è molto inferiore rispetto alla disposizione triangolare.
22. Quali sono i materiali comunemente utilizzati per i tubi negli scambiatori di calore a fascio tubiero?
Risposta: I materiali dei tubi comunemente utilizzati sono: 10#, 20#, 12CrMo, 15CrMo, 0Cr13, 1Cr13, 1Cr5Mo, 0Cr18Ni9Ti, 1Cr18Ni9Ti, tubo di titanio, 410, 321, ecc.
23. Negli scambiatori di calore a fascio tubiero, perché i diametri dei tubi sono scelti rispettivamente come φ32, φ25, φ19 e φ16?
Risposta: Le dimensioni del diametro del tubo influiscono direttamente sulle prestazioni dello scambiatore di calore. Più piccolo è il diametro del tubo, maggiore è il coefficiente di trasferimento del calore e maggiore è l'area effettiva di trasferimento del calore nello stesso volume. In questo modo è possibile rendere la struttura compatta e risparmiare materiali. Tuttavia, se il diametro del tubo è troppo piccolo, porterà anche effetti negativi. Per fluidi con la stessa portata, più piccolo è il diametro del tubo, maggiore è la resistenza al flusso e la perdita di pressione aumenta di conseguenza. Inoltre, i tubi troppo sottili sono facilmente bloccati dalla sporcizia, rendendo difficile la pulizia. Pertanto, il diametro dei tubi dello scambiatore di calore è generalmente compreso tra 16 e 32 mm.
24. Perché sul supporto dello scambiatore di calore sono presenti fori per bulloni rotondi e lunghi?
Risposta: I fori per i bulloni del supporto fisso sono rotondi, in modo che il guscio possa essere fissato saldamente alla fondazione. I fori dei bulloni sul supporto mobile sono lunghi e rotondi, in modo che il guscio possa espandersi e contrarsi liberamente quando la temperatura cambia, evitando grandi sollecitazioni per proteggere l'apparecchiatura.
25. Quali sono le guarnizioni per scambiatori di calore comunemente utilizzate?
Risposta: Le guarnizioni per scambiatori di calore comunemente utilizzate comprendono cuscinetti in amianto resistenti all'olio, cuscinetti rivestiti in ferro, cuscinetti ondulati e cuscinetti metallici.
26. A cosa bisogna prestare attenzione quando si scelgono i piccoli bulloni a testa flottante per gli scambiatori di calore a testa flottante?
(1) Lunghezza
(2) Corrosione da stress da H2S umido
(3) Temperatura
27. Qual è la funzione del deflettore (asta del deflettore) nello scambiatore di calore a fascio tubiero?
R: La piastra deflettore (asta deflettore) nello scambiatore di calore può cambiare la direzione del flusso del fluido nel lato del mantello, aumentare la portata del fluido nel lato del mantello, aumentare la turbolenza del fluido, migliorare l'efficienza del trasferimento di calore e sostenere il fascio tubiero.
28. Perché nello scambiatore di calore a fascio tubiero ci sono tubi a passaggio singolo, a due passaggi, a quattro passaggi, a sei passaggi e a otto passaggi?
R: A parità di numero totale di tubi nello scambiatore di calore, aumentando il numero di passaggi dei tubi si può aumentare la portata in ciascun passaggio, aumentando così il coefficiente di trasferimento del calore e riducendo l'area di trasferimento del calore necessaria. Tuttavia, aumenta anche la caduta di pressione, impedisce al fluido di scambiare completamente il calore in controcorrente e la struttura dello scambiatore di calore diventa più complicata. Pertanto, il numero di passaggi del tubo generalmente utilizzato non è inferiore a 2 e non superiore a 8, e il numero specifico deve essere selezionato in base ai requisiti effettivi del processo.
29. Quali sono le cause delle perdite interne negli scambiatori di calore a fascio tubiero?
Risposta: Le seguenti ragioni possono essere le cause di una perdita interna nello scambiatore di calore:
Corrosione perforazione o rottura del tubo di scambio termico
Corrosione e assottigliamento dell'imboccatura del tubo con conseguenti perdite
Allentamento del giunto di dilatazione tra il tubo di scambio termico e la piastra tubiera
Crepe, pori o perforazioni da corrosione nel punto di saldatura tra il tubo di scambio termico e il foglio di tubo
Allentamento o rottura del piccolo bullone a testa flottante
Danneggiamento della guarnizione della testa piccola e flottante
Danneggiamento della guarnizione della piccola testa galleggiante o della lamiera del tubo galleggiante
30. Perché è necessario testare la pressione dell'acqua dopo la revisione dello scambiatore di calore?
Risposta: Lo scopo del test della pressione dell'acqua dopo la revisione dello scambiatore di calore è quello di verificare se lo scambiatore di calore ha la capacità di resistere in modo sicuro alla pressione di progetto (cioè la resistenza alla pressione), la tenuta, la qualità dell'interfaccia o del giunto, la qualità della saldatura e la tenuta della struttura di tenuta. Inoltre, è possibile osservare la deformazione residua delle saldature del materiale madre del contenitore e della tubazione dopo la pressione per scoprire tempestivamente i problemi del materiale.
31. Perché alcuni scambiatori di calore a fascio tubiero sono installati verticalmente e altri orizzontalmente?
Risposta: Alcuni scambiatori di calore a fascio tubiero sono verticali e altri orizzontali. Le considerazioni principali sono le seguenti:
① Requisiti del processo produttivo: Ad esempio, alcuni ribollitori richiedono una certa altezza media del livello del liquido. Se si utilizza uno scambiatore di calore orizzontale, il requisito dell'altezza del livello del liquido non può essere soddisfatto, quindi è necessario scegliere uno scambiatore di calore verticale;
②Grande scala: Se un'unità di processo richiede un'area di scambio termico di diverse migliaia di metri quadrati, se si sceglie uno scambiatore di calore orizzontale con una lunghezza del tubo di scambio termico di 6 metri, potrebbero essere necessari diversi scambiatori di calore, che occupano un'ampia area e non favoriscono un'efficace disposizione spaziale del dispositivo. Se si sceglie uno scambiatore di calore verticale con una lunghezza del tubo di scambio termico di 12 metri, una sola unità può risolvere il problema;
③ Riduzione delle perdite di carico: Alcuni processi produttivi richiedono di ridurre al minimo le perdite di carico nel processo di trasporto del fluido. Scegliete uno scambiatore di calore verticale e disponetelo in parallelo alla torre per accorciare la tubazione di collegamento con la torre e ridurre la caduta di pressione.
32. Perché alcuni luoghi scelgono gli scambiatori di calore a fascio tubiero e gli scambiatori di calore a immersione d'acqua, mentre altri scelgono gli scambiatori di calore a fascio tubiero?
R: Attualmente, l'apparecchiatura di scambio termico scelta dagli impianti di raffinazione del petrolio e di produzione chimica è costituita per lo più da scambiatori di calore a fascio tubiero, ma in alcuni impianti di produzione è ancora presente un numero ridotto di scambiatori di calore a fascio tubiero e di scambiatori di calore a immersione in acqua. Sebbene lo scambiatore di calore a fascio tubiero abbia una struttura compatta e un'elevata efficienza di scambio termico, è facile che si blocchi se utilizzato per fluidi contenenti particelle solide a causa dei tubi di scambio termico di piccole dimensioni. Pertanto, nei luoghi in cui il fluido contiene particelle solide, si scelgono generalmente scambiatori di calore a fascio tubiero o scambiatori di calore a immersione d'acqua.

 

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