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Principio di funzionamento degli scambiatori di calore tubolari
Due fluidi di diversa temperatura scorrono rispettivamente nel lato mantello e nel lato tubi. Il fluido caldo si piega attraverso il fascio tubiero dal lato mantello, trasferendo calore alla parete tubiera. Il fluido freddo scorre all'interno del tubo, assorbendo calore dalla parete del tubo. La parete del tubo funge da superficie di trasferimento del calore per ottenere lo scambio termico, mentre i due fluidi non si mescolano tra loro. Questo design è strutturalmente robusto e adatto a condizioni di lavoro ad alta pressione e alta temperatura.
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Struttura dello scambiatore di calore a fascio tubiero
Lo scambiatore di calore a fascio tubiero è composto da componenti quali mantello, fascio tubiero di trasferimento del calore, piastra tubiera, piastra deflettore (deflettore) e scatola tubiera. Il guscio è per lo più di forma cilindrica, con fasci tubieri installati all'interno. Le due estremità dei fasci tubieri sono fissate sulle piastre tubiere.
Dei due fluidi che subiscono lo scambio termico, caldo e freddo, uno scorre all'interno del tubo ed è chiamato fluido lato tubo. Un altro tipo scorre all'esterno del tubo ed è chiamato fluido lato guscio. Per aumentare il coefficiente di scambio termico del fluido all'esterno del tubo, all'interno del mantello vengono solitamente installati più deflettori.
I deflettori possono aumentare la velocità del fluido nel lato del mantello, costringendo il fluido a passare lateralmente attraverso il fascio tubiero più volte lungo il percorso prescritto e aumentando il grado di turbolenza del fluido.
I tubi di scambio termico possono essere disposti sulla piastra tubiera secondo triangoli equilateri o quadrati. La disposizione triangolare equilatera è relativamente compatta, il grado di turbolenza del fluido all'esterno del tubo è elevato e il coefficiente di trasferimento del calore è elevato. La disposizione quadrata facilita la pulizia dell'esterno del tubo ed è adatta per fluidi soggetti a incrostazioni.
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Selezione dei lati del tubo e del guscio
Fluidi impuri, facilmente incrostanti e corrosivi devono essere convogliati attraverso il lato tubo per prevenire la corrosione simultanea del fascio tubiero e del mantello e per facilitare la pulizia e la manutenzione.
I fluidi ad alta pressione devono passare attraverso il lato del tubo per evitare una pressione simultanea sul mantello.
I fluidi tossici devono essere fatti passare attraverso il lato del tubo per ridurre il rischio di perdite.
Il fluido raffreddato dovrebbe preferibilmente passare attraverso il lato del guscio, il che facilita la dissipazione del calore e migliora l'effetto di raffreddamento.
È consigliabile il passaggio del vapore saturo dal lato mantello, che facilita lo scarico della condensa e dei gas incondensabili, ed il vapore risulta pulito e non inquinante.
Per il lato mantello sono adatti fluidi a bassa portata o ad alta viscosità. Grazie all'effetto del deflettore è possibile ottenere turbolenze con un numero di Reynolds basso (Re > 100).
Se la differenza di temperatura tra i due fluidi è elevata, è consigliabile far scorrere il fluido con α maggiore attraverso il lato mantello per ridurre la differenza di temperatura tra parete tubo e parete mantello.
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Differenza tra scambiatori di calore a piastre e scambiatori di calore a fascio tubiero
La differenza principale tra gli scambiatori di calore a piastre e gli scambiatori di calore a fascio tubiero risiede nell'efficienza del trasferimento di calore, nelle dimensioni, nel peso e nella facilità di smontaggio e pulizia. Gli scambiatori di calore a piastre sono adatti per pressioni da basse a medie, temperature relativamente basse e condizioni di fluidi puliti, come il condizionamento dell'aria, l'acqua calda sanitaria e lo scambio di calore industriale generale. Gli scambiatori di calore a fascio tubiero, d'altra parte, hanno una struttura robusta e affidabile, in grado di resistere ad alte temperature, alta pressione e fluidi sporchi. Sono adatti per condizioni complesse come quelle dell'industria petrolchimica e dell'energia, che comportano alte temperature, alta pressione, presenza di solidi o incrostazioni. Alle stesse condizioni, la loro efficienza di trasferimento del calore è leggermente inferiore e le loro dimensioni sono maggiori, ma la loro durata e applicabilità sono più ampie. In generale, gli scambiatori di calore a piastre sono preferiti per ambienti puliti, a pressione da bassa a media, mentre gli scambiatori di calore a fascio tubiero sono preferiti per ambienti difficili, ad alta temperatura e ad alta pressione.
Applicazione
Hainan Yongtuo Win-Win International Trade Co., Ltd
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