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Os principais tipos de trocadores de calor de casco e tubo são os seguintes:
Trocadores de calor de casco e tubo convencionais
O trocador de calor de casco e tubo convencional geralmente consiste em duas extremidades, que são chamadas de chapas tubulares. A cabeça superior é geralmente usada para vedar os tubos, enquanto a cabeça inferior é usada para vedar a cavidade do casco. Os trocadores de calor de casco e tubo convencionais utilizam defletores para melhorar o desempenho dos trocadores de calor, redirecionando o fluxo do fluido no casco, aumentando a turbulência e também garantindo que os fluidos estejam se movendo através do tubo.
Trocadores de calor de tubo duplo
Os trocadores de calor de casco e tubo de tubo duplo são geralmente trocadores de calor simples que consistem em um casco e um tubo. O tubo funciona como um tubo de contenção para o fluido que está recebendo calor. Por outro lado, o casco contém o fluido que está fornecendo a energia térmica. Na maioria dos trocadores de calor de tubo duplo eficientes, os dois fluidos se movem em correntes de contrafluxo um em relação ao outro.
Trocadores de calor de tubo em bloco
O trocador de calor de casco e tubo de tubo em bloco é bastante semelhante ao design convencional. No entanto, a diferença é que toda a unidade é montada em um único bloco.
Trocadores de calor de tubo em U
Um trocador de calor de casco e tubo de tubo em U consiste em um feixe de tubos fixo que é tipicamente projetado para uma aplicação dinâmica. Dessa forma, o casco pode mover facilmente os tubos que são em forma de U. Eles também têm uma excelente capacidade de lidar com o choque térmico e o movimento da matéria sólida nos fluidos.
Trocadores de calor em espiral
Os trocadores de calor de casco e tubo em espiral são compostos por duas espirais. As espirais são tipicamente soldadas entre a caixa externa e o cubo central. Os fluidos se movem em direções opostas e, em seguida, retornam pelas mesmas rotas. A principal vantagem dos trocadores de calor em espiral é que a compressão axial traz muita turbulência. Dessa forma, melhora a transferência térmica.
Trocadores de calor refrigerados a ar
Os sistemas de trocadores de calor de casco e tubo refrigerados a ar utilizam os ventiladores para forçar o ar a fluir através das aletas e tubos. A tecnologia é tipicamente usada nas indústrias petroquímica e de geração de energia.
Trocadores de calor de placas e quadros
O trocador de calor de casco e tubo de placas e quadros depende de placas para transferir calor. O calor é geralmente transferido entre os fluidos que fluem sobre os dois lados das placas.
Diâmetro do casco
A largura total do trocador de calor de casco e tubo é geralmente de 300 mm a 900 mm.
Comprimento do casco
O comprimento total do trocador de calor de casco e tubo é geralmente de 1500 mm a 8000 mm.
Diâmetro do tubo
A largura do tubo é geralmente entre 10-20 mm.
Comprimento do tubo
O comprimento do tubo varia de 1 metro a 7 metros, dependendo do tamanho e do projeto do trocador.
Número de tubos
O número de tubos varia de 50 a mais de 5000, dependendo dos modelos e aplicações do trocador de calor de casco e tubo.
Passo do tubo
A distância entre as linhas centrais dos tubos é geralmente 1,5 vezes o diâmetro do tubo.
Material dos tubos
Os materiais comuns dos tubos incluem aço carbono, aço inoxidável, cobre e aço liga, etc.
Material do sobrecarga
Os materiais comuns do casco incluem aço carbono, aço inoxidável e liga de cobre, etc.
Pressão de projeto
As pressões de projeto são tipicamente de 0,6 MPa a 2,5 MPa.
Temperatura de projeto
As temperaturas de projeto são tipicamente de -200 °C a 540 °C.
Área de transferência de calor
A área de transferência de calor é geralmente de 1㎡ a 500㎡.
Eficiência
Os trocadores de calor de casco e tubo podem recuperar 60% a 90% do calor.
Os trocadores de calor devem ser inspecionados regularmente. Por exemplo, o casco, os tubos e outros componentes do trocador de calor devem ser verificados quanto a vazamentos e deformações. O isolamento e o suporte devem ser verificados quanto a afrouxamento ou queda. A aparência deve ser limpa para garantir a eficiência de trabalho e a vida útil dos trocadores de calor de casco e tubo.
O trocador de calor de casco e tubo será entupido por incrustações, sedimentos e óleo, afetando sua eficiência de transferência de calor. Os usuários podem usar métodos de limpeza mecânicos ou químicos para limpá-los.
- Limpeza química: Escolha o agente de limpeza adequado de acordo com o tipo de incrustação e use-o seguindo as instruções.
- Limpeza mecânica: Use ferramentas especiais para esfregar os tubos ou use a lavagem de alta pressão de água destilando a limpeza.As peças lubrificadas incluem os parafusos de fixação e os parafusos de vedação. Aplique lubrificante para garantir boa vedação e fixação.
Se os componentes dos trocadores de calor de casco e tubo estiverem seriamente desgastados e danificados, eles devem ser substituídos a tempo para evitar afetar o desempenho e a segurança do equipamento. Escolha componentes de substituição de acordo com o modelo e as especificações do trocador para garantir compatibilidade e confiabilidade.
Se for detectado que o trocador de calor de casco e tubo está vazando durante o uso, ele deve ser interrompido imediatamente e inspecionado. Verifique a localização e a causa do vazamento e repare-o se necessário ou envie-o para uma oficina de reparo profissional para reparo.
Os trocadores de calor de casco e tubo são encontrados em várias indústrias e aplicações. Alguns cenários comuns de uso de cascos e tubos de trocadores de calor incluem os seguintes:
Indústria de celulose e papel:
Na indústria de celulose e papel, os trocadores de calor de casco e tubo são usados principalmente para recuperar calor da lixívia negra. A lixívia negra é um subproduto produzido durante o processo de polpação que contém material orgânico e é altamente concentrado. Ao recuperar calor da lixívia negra por meio de trocadores de calor de casco e tubo, o calor pode ser utilizado para pré-aquecer água doce de entrada, ou pode ser usado em outros processos dentro da fábrica. Isso não apenas melhora a eficiência geral da energia, mas também reduz a quantidade de energia necessária para gerar vapor ou calor no processo de produção.
Processamento químico:
Na indústria de processamento químico, os trocadores de calor de casco e tubo desempenham um papel crucial em várias aplicações. Um dos principais usos é em reatores, onde são usados para resfriar ou aquecer reações químicas. Ao remover o excesso de calor de reações exotérmicas ou fornecendo calor a reações endotérmicas, os trocadores de calor de casco e tubo ajudam a manter temperaturas de reação ideais e garantem processos de reação seguros e eficientes.
Os trocadores de calor de casco e tubo também são usados para resfriamento de condensado e para facilitar os processos de condensação. Nessas aplicações, eles transferem calor de condensados quentes para outros fluidos ou superfícies, permitindo a redução de temperatura e a recuperação de energia térmica valiosa. Além disso, nas colunas de destilação, os trocadores de calor de casco e tubo são empregados para a condensação de vapor e o aquecimento de refluxo. Eles desempenham um papel vital na separação e purificação de misturas químicas condensando vapores e fornecendo calor às colunas de destilação.
Além disso, os trocadores de calor de casco e tubo são utilizados para o aquecimento e resfriamento de fluidos em vários equipamentos e sistemas de processamento químico. Eles removem calor de fluidos de resfriamento ou adicionam calor a outros fluidos, contribuindo para operações unitárias essenciais como evaporações, secagem e cristalização. A versatilidade e eficiência dos trocadores de calor de casco e tubo os tornam componentes indispensáveis em instalações de processamento químico, ajudando a regular as temperaturas, recuperar calor e melhorar a eficiência geral do processo.
Indústria de petróleo e gás:
Na indústria de petróleo e gás, os trocadores de calor de casco e tubo são amplamente usados em várias aplicações relacionadas ao processamento, refino e transporte de produtos de petróleo e gás. Um uso comum é na dessalinização de petróleo bruto, onde os trocadores de calor de casco e tubo são empregados para transferir calor para o petróleo bruto de entrada. O calor ajuda a separar e remover sais e outras impurezas do petróleo bruto, garantindo sua qualidade antes do processamento posterior.
Os trocadores de calor de casco e tubo também são usados em processos de refino de petróleo para resfriar e aquecer diferentes fluidos. Eles facilitam a transferência de calor entre óleo, água e outras correntes líquidas, contribuindo para operações de refino essenciais como fracionamento, craqueamento e hidrotratamento. O resfriamento a ar é outra aplicação crítica de trocadores de calor de casco e tubo na indústria de petróleo e gás. Eles são usados para resfriar vários produtos de petróleo e subprodutos transferindo calor para o ar ambiente por meio de fluidos de resfriamento.
Além disso, os trocadores de calor de casco e tubo são empregados em plantas de processamento de gás para tarefas como resfriamento de gás, desidratação e recuperação de calor. Eles desempenham um papel vital na otimização das operações de processamento de gás, protegendo os equipamentos e recuperando energia térmica valiosa para outros processos.
Além disso, os trocadores de calor de casco e tubo são utilizados em plataformas offshore, refinarias e instalações petroquímicas para recuperação de calor residual. Eles recuperam calor de gases de escape, processos de combustão ou outras fontes e o redirecionam para aplicações úteis, melhorando a eficiência energética e reduzindo o impacto ambiental.
Ao comprar trocadores de calor de casco e tubo à venda, os compradores devem obter diferentes projetos e personalizá-los para várias aplicações. Eles podem procurar trocadores de calor com configurações distintas de casco e tubo. Os projetos têm diferentes diâmetros, comprimentos e espaçamentos de tubo para atender a setores específicos.
Os compradores também podem obter trocadores de calor feitos de vários materiais. Normalmente, o material afeta a condutividade térmica. Alguns materiais comuns incluem aço inoxidável, ligas de cobre e aço carbono. Nesse caso, os compradores devem considerar os requisitos de temperatura e pressão de operação do trocador de calor. Isso garantirá que eles obtenham unidades com o projeto apropriado para funcionar bem em configurações ideais.
Além disso, os compradores podem obter trocadores de calor com diferentes configurações. Algumas unidades têm chapas tubulares fixas, enquanto outras têm chapas tubulares flutuantes. Os compradores devem obter trocadores com a configuração mais adequada para os locais dos clientes. Eles também podem obter unidades com diferentes arranjos de tubos. Por exemplo, arranjos triangulares e quadrados maximizam o espaço e melhoram a eficiência da transferência de calor.
Geralmente, ao comprar trocadores de calor de casco e tubo, os compradores devem considerar os sistemas dos clientes. Assim, eles devem verificar as unidades de trocador de calor compatíveis em termos de tamanho, queda de pressão e tipo de conexão. Além disso, os compradores devem garantir que eles tenham trocadores de calor com recursos adicionais, como monitoramento de vibração e registro de dados eletrônico. Esses recursos podem melhorar o desempenho de um trocador de calor.
P1: Os trocadores de calor de casco e tubo podem ser limpos?
A1: Sim, é possível limpar este dispositivo. O uso de limpeza química pode ajudar e remover depósitos dentro da tubulação.
P2: Os trocadores de calor de casco e tubo vazam?
A2: Se bem fabricados, esses dispositivos não devem vazar. No entanto, em caso de má fabricação ou quando o trocador é antigo e as vedações estão desgastadas, podem ocorrer vazamentos.
P3: Quanto tempo duram os trocadores de calor de casco e tubo?
A3: Com manutenção e limpeza adequadas, o dispositivo pode durar de 10 a 15 anos ou até mais.
P4: Quais são algumas aplicações comuns de trocadores de calor de casco e tubo?
A4: Este trocador é comumente usado em refinarias, indústria química, usinas de energia, refinarias de petróleo e sistemas HVAC.
