Scambiatore di calore
Chì sò i scambiatori di calore?
U terminu "scambiatore di calore" hè utilizatu per discrìviri un dispositivu chì facilita u trasferimentu di calore da un fluidu à l'altru senza mischjà i dui. Hè cumpostu di dui canali o camini distinti, unu per u fluidu caldu è unu per u fluidu friddu, chì restanu separati mentre scambianu u calore. A funzione primaria di un scambiatore di calore hè di rinfurzà l'efficienza energetica utilizendu u calore residuale, cunservà e risorse, è riducendu i costi operativi.
Tipi cumuni di scambiatori di calore
Scambiatori di calore di cunchiglia è tubi:Quessi sò i tipi più cumuni di scambiatori di calore utilizati in sistemi HVAC cummerciale. Sò custituiti da una seria di tubi chjusi in una cunchiglia. U fluidu caldu scorri à traversu i tubi mentre u fluidu friddu circula i tubi in a cunchiglia, chì permette un scambiu di calore efficiente.
Scambiatori di calore à piastre:I scambiatori di calore di a piastra utilizanu una pila di platti metallichi cù spazii elevati è depressi alternati. I fluidi caldi è friddi scorri attraversu canali separati creati da i spazii trà i platti, maximizendu u trasferimentu di calore per via di a grande superficie.
Scambiatori di calore aria-aria:Cunnisciuti ancu com'è unità di ricuperazione di calore, sti scambiatori di calore trasferisce u calore trà l'estrattu è i flussi d'aria di furnimentu. Eliminanu u calore da l'aria viziata è u trasferisce à l'aria fresca, riducendu u cunsumu d'energia pre-condizionatu l'aria entrante.
Chì ghjè l'usu industriale di u Scambiatore di Calore di Shell è Tube?
L'usu industriale di scambiatori di calore di cunchiglia è di tubu, utilizati in a chimica, l'alimentariu, l'oliu è u gasu è altri campi, hè diffusa. Sò cumunimenti impiegati in diverse industrii per u trasferimentu di calore trà dui fluidi senza cuntattu direttu. Alcune di l'applicazioni industriali chjave di scambiatori di calore di cunchiglia è tubi includenu:
I prucessi di riscaldamentu è di rinfrescante in e piante chimiche
Funzioni di condensazione è evaporazione in raffineria
Sistemi di ricuperazione di calore in impianti di generazione di energia
Sistemi HVAC in edifici commerciali è residenziali
Sistemi di refrigerazione in e piante di trasfurmazioni alimentari
Gestione termale in impianti di pruduzzione di petroliu è gasu
In generale, i scambiatori di calore di cunchiglia è di tubu ghjucanu un rolu cruciale in l'ottimisazione di l'efficienza termica è u mantenimentu di u cuntrollu di a temperatura in una larga gamma di prucessi industriali.
Quanti Tipi di Scambiatori di Calore Shell è Tube?
Essenzialmente, ci sò trè tippi principali di scambiatori di calore di cunchiglia è tubi chì sò cumunimenti usati:
1. Scambiatore di fogli di tubi fissi (L, M, è N intestazioni posteriori)
In questu disignu, a foglia di tubu hè saldata à a cunchiglia, risultatu in una custruzzione simplice è ecunomica. Mentre i fori di i tubi ponu esse puliti meccanicamente o chimicamente, e superfici esterne di i tubi sò generalmente inaccessibili eccettu per a pulizia chimica. U soffiu di espansione pò esse necessariu per allughjà grandi differenze di temperatura trà i materiali di cunchiglia è di tubu, ma ponu esse una fonte di debule è fallimentu.
2. Scambiatori U-Tube
In un scambiatore U-Tube, i tipi di header frontali pò varià, è l'header posteriore hè tipicamente un M-Type. U-tubi permettenu una espansione termale illimitata, è u fasciu di tubu pò esse eliminatu per a pulizia. Tuttavia, a pulizia interna di i tubi per mezu meccanicu hè difficiule, facendu stu tipu adattatu solu per l'applicazioni induve i fluidi laterali di u tubu sò puliti.
3. Scambiatore di Testa Floating (P, S, T, è W Tipu Headers Posteriori)
In stu tipu di scambiatore, u tubu à l'estremità posteriore di l'intestazione ùn hè micca saldatu à a cunchiglia, ma hè permessu di spustà o float. U tubu à l'estremità di l'intestazione frontale hè di un diametru più grande di a cunchiglia è hè sigillatu in modu simile à u disignu di tubi fissi.
L'espansione termale pò esse allughjatu, è u fasciu di tubu pò esse eliminatu per a pulizia. U S-Type Rear Head hè a scelta più pupulare per u header posteriore. I scambiatori di testa flottante sò adattati per alte temperature è pressioni, ma sò generalmente più caru cumparatu cù scambiatori di tubi fissi.
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I cumpunenti di un scambiatore di calore di cunchiglia è tubu ponu esse spartuti in e seguenti parti:
1. Conchiglia
A cunchiglia hè a parte più esterna di u scambiatore di calore chì cuntene u fasciu di tubi. Il s'agit généralement d'un récipient cylindrique construit à partir d'acier ou d'autres substances appropriées
2. Tubes o Tube Bundle
Una cullizzioni di tubi paralleli chì currenu longu u longu di a cunchiglia compone u fasciu di tubi. Sicondu l'usu specificu, i tubi ponu esse cumposti da diversi materiali, cum'è l'acciaio inox, u ramu o titaniu. U diametru è u grossu di i tubi sò ancu parametri impurtanti di u disignu.
3. Tube Sheets
I fogli di tubu sò fogli robusti chì agiscenu cum'è una barrera trà u fasciu di tubu è a cunchiglia. Sò cumunamenti custruiti cù l'azzaru è sò fusi à a cunchiglia per assicurà un chjusu fermu è senza perdite. I tubi sò inseriti à traversu i buchi in i fogli di tubu è sò allargati o saldati in pusizioni.
4. Baffles
I baffles sò platti o bastoni chì sò posti ind'è a cunchiglia per regulà u muvimentu di fluidu intornu à u fasciu di tubi. Questi ponu esse longitudinali o trasversali in l'orientazione è sò destinati à rinfurzà l'efficacità di u trasferimentu di calore.
5. Inlet è Outlet Nozzles
I bocchi di entrata è di uscita servenu cum'è punti di entrata è di uscita per i fluidi in u scambiatore di calore. Sti cunnessione sò generalmente posti à l'estremità opposte di a cunchiglia è sò attaccati à i tubi è a cunchiglia cù flange o altri tipi di raccordi.
6. Expansion Joints
I giunti di espansione sò connettori flessibili chì accoglienu l'espansione è a cuntrazione termica di u fasciu di tubi. Di solitu situate à l'entrata è à l'output di u scambiatore di calore, sti articuli sò custruiti cù un soffiu metallicu o altri materiali flessibili.
7. Strutture di sustegnu
Strutture di supportu mantenenu i scambiatori di calore in pusizioni, assicurendu una basa stabile. Strutture di supportu pò esse temporale o permanente è ponu esse fatti di acciaio o altri materiali.
Terminologia geomètrica di cunchiglia è tubu
1 | Stazionaria (Front) Testa-Canale | 20 | Flange d'appui à slip-on |
2 | Testa stazionaria (frontale) - Bonnet | 21 | Gonna flottante Tubesheet |
3 | Flange di testa stazionaria (frontale). | 22 | Gonna flottante Tubesheet |
4 | Copertura di u Canale | 23 | Flange di scatula di imballaggio |
5 | Ugello a testa stazionaria | 24 | imballaggio |
6 | Tubesheet stazionariu | 25 | Anellu di seguitu di imballaggio |
7 | Tubi | 26 | Anellu di lanterna |
8 | Conchiglia | 27 | Tiranti è distanziatori |
9 | Cover Shell | 28 | Deflettori trasversali o piastre di supportu |
10 | Flangia di Shell - Estremità di testa stazionaria | 29 | Deflettore o Piastra di Impingement |
11 | Flange di Shell - End Head End | 30 | Baffle longitudinale |
12 | Ugello di Shell | 31 | Passa a partizione |
13 | Flange di copertura di Shell | 32 | Cunnessione di Vent |
14 | Giunta di espansione | 33 | Cunnessione di drenaje |
15 | Tubesheet Floating | 34 | Cunnessione di l'instrumentu |
16 | Copertura di a testa flottante | 35 | Sella di sustegnu |
17 | Flange à tête flottante | 36 | Lifting Lug |
18 | Dispositivu di sustegnu di a testa flottante | 37 | Supportu di supportu |
19 | Anneau de cisaillement fendu |
Disposizione di diametru di tubu è pitch
I tubi ponu varià in diametru da 12,7 mm (0,5 in) à 50,8 mm (2 in), ma 19,05 mm (0,75 in) è 25,4 mm (1 in) sò i dimensioni più cumuni. I tubi sò disposti in mudelli triangulari o quadrati in i fogli di tubu.
I layout quadrati sò necessarii induve hè necessariu ghjunghje à a superficia di u tubu per a pulizia meccanica. L'arrangementu triangulare permette più tubi in un spaziu datu. U pitch di u tubu hè a distanza più corta di centru à centru trà i tubi. U spaziu di u tubu hè datu da u rapportu pitch / diametru di u tubu, chì hè normalment 1,25 o 1,33. Siccomu un layout quadratu hè utilizatu per scopi di pulizia, una distanza minima di 6,35 mm (0,25 in) hè permessa trà i tubi.
Tipi di baffle
I baffles sò stallati nantu à u latu di a cunchiglia per dà un trasferimentu di calore più altu per via di a turbulenza aumentata è per sustene i tubi, riducendu cusì a probabilità di danni per vibrazione. Ci hè una quantità di diversi tipi di baffle, chì sustenenu i tubi è prumove u flussu attraversu i tubi.
Single Segmental (questu hè u più cumuni),
Doppiu Segmentale (questu hè utilizatu per ottene una velocità più bassa di shellside è una caduta di pressione),
Discu è ciambella.
A distanza da u centru à u centru trà i baffles hè chjamata baffle-pitch è questu pò esse aghjustatu per varià a velocità di flussu incruciatu. In pratica, u pitch di u baffle ùn hè micca nurmalmente più grande di una distanza uguale à u diametru internu di a cunchiglia o più vicinu à una distanza uguale à un quintu di u diametru o 50,8 mm (2 in) quale hè più grande. Per permette à u fluidu di scorri in avanti è in avanti attraversu i tubi, una parte di u baffle hè tagliata. L'altezza di sta parte hè chjamata baffle-cut è hè misurata cum'è un percentinu di u diametru di a cunchiglia, per esempiu, 25 per centu baffle-cut. A dimensione di u baffle-cut (o finestra baffle) deve esse cunsideratu cum'è u pitch baffle. Hè normale di dimensionà u baffle-cut è u baffle pitch per apprussimatamente equalizà e velocità attraversu a finestra è in crossflow, rispettivamente.
U disignu meccanicu di un scambiatore di calore di cunchiglia è di tubu furnisce infurmazioni nantu à l'articuli cum'è u grossu di a cunchiglia, u gruixu di u flange, etc. Questi sò calculati utilizendu un codice di cuncepimentu di vasi à pressione cum'è u codice Boiler and Pressure Vessel da ASME (American Society of Mechanical Engineers). è u British Master Pressure Vessel Standard, BS 5500. ASME hè u codice più utilizatu per i scambiatori di calore è hè in 11 sezioni. A Sezione VIII (Vasi à Pressione Confinata) di u codice hè a più applicabile à i scambiatori di calore, ma a Sezione II - Materiali è a Sezione V - Teste Non Destructive sò ancu pertinenti.
Sia ASME sia BS5500 sò largamente utilizati è accettati in u mondu sanu, ma certi paesi insistenu chì i so codici naziunali sò usati. Per pruvà è simplificà questu, l'Organizazione di Standards Internaziunali hè avà pruvatu à sviluppà un novu codice ricunnisciutu internaziunale, ma hè prubabile di passà un pocu di tempu prima chì questu hè accettatu.