Trocador de calor de casca e tubo ASME

Tipos de trocadores de calor de casco e tubo ASME

Um trocador de calor de casco e tubo ASME é um aparelho projetado para transferir calor entre dois ou mais fluidos, incluindo líquidos, vapores e gases, sem misturá-los. Vários tipos de trocadores de calor de casco e tubo estão disponíveis para aplicações específicas.

• Trocadores de calor de cabeçote flutuante: Um cabeçote flutuante permite que o cabeçote se mova axialmente, contraindo ou expandindo os tubos devido à elongação térmica. Este trocador oferece fácil limpeza do lado do tubo, tornando-o aplicável em aplicações com alto fouling que exigem limpeza frequente do lado do tubo. Além disso, o cabeçote flutuante permite fácil substituição dos tubos, simplificando a manutenção do trocador. Da mesma forma, o trocador pode ser desmontado para serviços de reparo, tornando-o ideal para uso em ambientes industriais rigorosos caracterizados por tratamentos regulares de limpeza de tubos.
• Trocadores de calor de chapa de tubo fixa: Neste projeto, ambas as extremidades dos tubos são fixadas a chapas. Este trocador de calor é comumente usado em aplicações onde tanto o lado do tubo quanto o do casco são fluidos limpos, eliminando a necessidade de acesso ao lado do tubo. No entanto, a incapacidade de obter acesso ao lado do tubo pode ser uma limitação em algumas aplicações onde o fouling é previsto no lado do tubo.
• Trocadores de calor de tubo em U: consistem em tubos retos paralelos que mudam de direção em cada extremidade para formar um formato de U. A configuração fornece espaço entre os tubos, reduzindo o risco de vazamentos de tubo para tubo. Além disso, o casco é cilíndrico e os feixes de tubos em U curvos são inseridos firmemente no interior. Os feixes são então presos ao casco, formando um encaixe seguro. O design torna os trocadores de calor de tubo em U mais fáceis de montar e desmontar, simplificando o processo de manutenção. Além disso, a forma curva dos tubos facilita a transferência de calor eficiente entre os dois fluidos. Como resultado, as pessoas frequentemente usam trocadores de calor de casco e tubo de tubo em U no setor de petróleo e gás para o refino de petróleo bruto.
• Trocadores de calor de parede de cabeçote flutuante: Este trocador de calor consiste em duas caixas de canal independentes em cada lado do casco. Para dizer de outra forma, as caixas de canal são totalmente posicionadas perpendicularmente ao casco. Devido a este projeto, os tubos defletores do cabeçote flutuante podem ser retubados se necessário sem remover o casco completo de sua carcaça. Por esse motivo, eles são empregados em aplicações industriais que exigem manutenção ou serviços de rotina da caixa do canal.

Especificação e manutenção de trocadores de calor de casco e tubo ASME

• Materiais

  Os componentes do trocador de calor são feitos de metal resistente à corrosão ou ligas. Ligas de níquel e cobre são usadas para os tubos, e aço inoxidável é comum para o casco e flanges.

• Tamanhos

  Trocadores de calor pequenos medem cerca de 0,9 m/3 pés a 1,2 m/4 pés de diâmetro. Os grandes podem medir 2,4 m/8 pés ou mais. O comprimento do casco pode variar de 3 m/10 pés a 15,2 m/50 pés. O tamanho depende do volume de fluidos a serem aquecidos ou resfriados.

• Conexões

  Os tubos são conectados às chapas de tubo por meio de soldagem, rolagem ou uma combinação de ambos. As conexões flangeadas usam flanges de vácuo de parafuso e outros componentes para conectar as peças de forma segura. O projeto e o tipo de conexão dependem do meio que está sendo processado e da localização do trocador.

• Configurações

  O projeto de fluxo cruzado é quando os dois fluidos se movem perpendicularmente um ao outro, enquanto os trocadores concorrentes ou de fluxo paralelo têm os dois fluidos se movendo na mesma direção. Os trocadores de contrafluxo têm os dois fluidos fluindo em direções opostas um ao outro. A configuração de contrafluxo é o trocador de calor mais eficaz porque o fluido frio é aquecido melhor quando flui ao lado do fluido quente que está esfriando.

• Manutenção

  Um trocador de calor de casco e tubo ASME precisa de inspeção e verificações regulares. O seguinte cronograma de manutenção pode adicionar anos à vida útil do equipamento e reduzir o tempo de inatividade.

• Mensal

  Inspecione se há vazamentos nos tubos ou no casco. Examine a entrada e a saída do fluido para verificar se há ruídos ou defeitos incomuns. Certifique-se de que as válvulas de drenagem estão funcionando corretamente. Lave a parte do casco para remover detritos.

• Trimestral

  Verifique os tampões dos tubos para verificar se há corrosão ou vazamentos. Verifique as peças do filtro para remover depósitos. Faça reparos em todas as válvulas de drenagem e tampões corroídos.

• Semestral

  Realize um teste de integridade do tubo. Use um teste hidrostático ou pneumático para verificar vazamentos no tubo. Limpe o trocador com o produto químico recomendado pelo fabricante. Examine o sistema de tratamento de água do casco e do tubo.

• Anual

  Faça uma revisão geral do trocador de calor ASME. Substitua todas as juntas e tampões de tubo. Faça a inspeção e manutenção do sistema de tratamento de água. Teste a água para verificar a presença de contaminantes para determinar se é necessário tratamento adicional.

Cenários de aplicação de trocadores de calor de casco e tubo ASME

Os trocadores de calor de casco e tubo ASME são úteis em muitas indústrias. Aqui estão alguns cenários de aplicação comuns de trocadores de calor de casco e tubo.

• Indústria de petróleo

  Os trocadores de calor de casco e tubo ASME são essenciais na indústria de petróleo. Eles desempenham funções como pré-aquecimento da matéria-prima, aquecimento e resfriamento de petróleo bruto, destilados e produtos, regeneração de calor em refinarias e refino de produtos de petróleo.

• Indústria química

  Na indústria química, os trocadores de calor de casco e tubo ajudam no resfriamento e aquecimento de materiais químicos. Eles são úteis em reatores, destiladores, evaporadores e tanques.

• Geração de energia

  Os trocadores de calor de casco e tubo são componentes-chave em muitas usinas de energia. Eles são normalmente usados em condensadores de vapor, economizadores de caldeiras, unidades de refrigeração e geradores de vapor.

• Indústria de alimentos e bebidas

  Os trocadores de calor de casco e tubo ASME são úteis na pasteurização, esterilização e resfriamento de produtos de alimentos e bebidas. Além disso, eles são usados para recuperar energia em processos de fabricação.

• Sistemas HVAC

  Em sistemas HVAC, os trocadores de calor de casco e tubo são aplicados em sistemas centrais de ar condicionado. Especificamente, eles são úteis em unidades como economizadores, condensadores e trocadores de refrigeradores.

• Indústria de celulose e papel

  Os trocadores de calor de casco e tubo são aplicáveis na indústria de celulose e papel para recuperar calor, secar papel e resfriar polpas.

• Regaseificação de GNL líquido

  Os trocadores de calor de casco e tubo ASME são úteis na regaseificação de GNL. De acordo com o princípio da transferência de calor, eles aplicam ar ambiente ou vapor para converter gás natural liquefeito em gás natural gasoso.

• Processamento de metais

  Em indústrias de processamento de metais, os trocadores de calor de casco e tubo são úteis para resfriar ou aquecer metais e para recuperar calor em processos de fundição e refino.

• Indústria naval

  Os trocadores de calor de casco e tubo ASME são componentes essenciais de embarcações marítimas. Eles são usados em motores marítimos para resfriar os lubrificantes e usados para manter a temperatura dos refrigerantes e óleos.

Como escolher trocadores de calor de casco e tubo ASME

Vários fatores precisam ser considerados ao escolher trocadores de calor para aplicações específicas. Os fatores-chave, que são resumidos em uma tabela no final desta seção, incluem para que o trocador está sendo usado, sua eficiência e queda de pressão, suas dimensões e capacidade, seu material, seus custos e restrições de orçamento e o impacto ambiental do trocador e seu uso.

O principal fator que precisa ser considerado ao escolher um trocador de calor de casco e tubo é sua aplicação pretendida, pois diferentes aplicações exigem certas especificações do trocador de calor. Por exemplo, ao selecionar um trocador de calor de casco e tubo para a indústria de petróleo e gás, seria necessário favorecer trocadores que tenham sido construídos com alta resistência à corrosão e ao fouling, já que o fluido que está sendo usado nessa indústria é principalmente petróleo bruto. Além disso, o projeto do trocador deve ser ideal para lidar com altas pressões e temperaturas. Por esse motivo, trocadores de calor que possuem um projeto de cabeçote flutuante teriam que ser favorecidos porque esses projetos permitem fácil limpeza e manutenção, especialmente quando o fluido do lado do tubo é aquele que precisa ser substituído ou resfriado. Além dos critérios de seleção baseados em aplicações mencionados acima, também seria possível incluir trocadores de calor de casco e tubo com tubos ou defletores com aletas como seleções ideais. Isso ocorre porque as aletas ajudam a aumentar a área para transferência de calor, melhorando assim a eficiência, enquanto os defletores promovem o movimento do fluido, evitando assim o entupimento ou a estase do fluido.

Ao escolher trocadores para aplicações específicas, os usuários devem priorizar aqueles com um equilíbrio ideal de eficiência e queda de pressão. Trocadores de calor com bloqueios nos caminhos de fluxo podem transferir calor ineficientemente, enquanto aqueles com quedas de pressão excessivas podem ter seus custos de bombeamento disparados. Trocadores com um equilíbrio ideal de altas eficiências e queda de pressão otimizada devem ser selecionados.

Os trocadores de calor de casco e tubo têm capacidades e dimensões que devem atender às necessidades de um determinado sistema. Os usuários devem se esforçar para ter as dimensões e capacidades necessárias como especificações. Além disso, os usuários devem garantir que o material usado para construir os trocadores de calor seja adequado ao tipo de fluido que fluirá por eles. Isso significa que materiais que são incompatíveis com certos produtos químicos ou que corroem ou se deterioram rapidamente devem ser evitados.

Ao escolher trocadores, os usuários também devem optar por aqueles que não precisarão de custos irracionais durante suas vidas úteis. Finalmente, os usuários devem selecionar trocadores com bons impactos ambientais. Isso inclui aqueles cujos processos de fabricação usaram menos energia.

• Fator
• Descrição
• Aplicação
• Priorize trocadores com defletores ou aletas, como aqueles com uma chapa de tubo bainítica, que promovem a transferência de calor eficiente, minimizando as quedas de pressão.
• Eficiência e queda de pressão
• Dimensões e capacidade
• Projeto e materiais
• Custo
• Impacto ambiental

Q&A

P1: Qual a diferença entre os trocadores de calor ASME e não ASME?

R1: Os trocadores de calor construídos de acordo com as normas ASME estão sujeitos a padrões de fabricação mais rigorosos e demanda por qualidade de vida equivalente à exigida pelos códigos ASME para vasos de pressão. Trocadores de calor não ASME não são construídos de acordo com requisitos de código específicos.

P2: Quais são as inspeções regulares para trocadores de calor de casco e tubo?

R2: As inspeções regulares para trocadores de calor incluem inspeções visuais nas superfícies externas dos trocadores para encontrar indicadores de vazamento. Além disso, componentes do trocador de calor de casco e tubo, como quedas de pressão e temperaturas, devem ser monitorados.

P3: Como se determina se um trocador de calor está bem projetado?

R3: Um trocador de calor bem projetado terá baixas quedas de pressão tanto no lado do casco quanto no lado do tubo, altos coeficientes de transferência de calor efetivos, níveis de temperatura e pressão adequados para longa vida útil e uma área precisa para os deveres dados dos cálculos ideais. O trocador também será mecanicamente sólido e facilmente acessível para manutenção e inspeção.