O que é um trocador de calor Shell & Tube?

AMudança-calor de casca e tuboé uma classe de recipientes a pressão industriais concebidos para transferir energia térmica entre dois fluidos sem permitir a sua mistura. É o tipo mais comum de trocador de calor utilizado em refinarias de petróleo,grandes processos químicos, e instalações de geração de energia devido ao seu design robusto e capacidade de lidar com pressões e temperaturas extremas.

O projecto fundamental é exatamente o que o nome indica: um grande recipiente de pressão exterior (oconcha) contém um feixe de tubos menores (oTubosUm fluido flui através do interior dos tubos, enquanto o segundo fluido flui sobre o exterior dos tubos dentro da casca, transferindo calor através das paredes de tubos termicamente condutores.

Um trocador de calor de casca e tubo é altamente personalizável, mas todos os projetos dependem de quatro componentes mecânicos críticos:

• O pacote de tubos:Os tubos são geralmente feitos de metais altamente condutores e resistentes à corrosão (como titânio, ligas de cobre ou aço inoxidável).

• A Concha:O cilindro externo que contém o segundo fluido. Ele é projetado para suportar a pressão interna do sistema e é muitas vezes isolado para evitar perda térmica para o ambiente.

• Folhas de tubos:Placas de metal grossas perfuradas com furos para aceitar os tubos. Os tubos são expandidos ou soldados nessas folhas para criar um selo à prova de vazamento que separa o fluido do lado da concha do fluido do lado do tubo.

• - Não, não.As placas internas instaladas no interior da casca servem a dois propósitos vitais:e forçando o fluido do lado da concha para fluir em um padrão em ziguezague através do feixe do tubo, o que cria turbulência e maximiza a transferência de calor.

O dimensionamento e a eficiência de um trocador de calor de casca e tubo são regidos pela equação fundamental de transferência de calor:

Como as temperaturas de ambos os fluidos mudam à medida que fluem através do trocador, a diferença de temperatura entre eles não é constante.Diferença logarítmica de temperatura média (LMTD)Para calcular a força motriz média real para a transferência de calor.

Para entender como as temperaturas dos fluidos determinam o tamanho físico do trocador de calor, use o simulador abaixo.juntamente com a sua carga de calor alvo, para calcular a DTML e a superfície necessária ($A$)).

Enquanto o widget acima assume uma única passagem, os trocadores de calor industriais de casca e tubo raramente são tão simples.Eles são categorizados pelo número de vezes que o fluido passa através do comprimento do trocador.

• 1-1 Intercâmbio (passagem única):O fluido entra por uma extremidade dos tubos e sai pela outra.

• Intercambiador de dois passos (tubo de dois passos):O fluido do tubo entra, viaja pela metade dos tubos, atinge uma curva em U (ou cabeçalho de retorno) e viaja de volta pela outra metade dos tubos.Isto duplica a velocidade do fluido e aumenta o coeficiente de transferência de calor ($U$), apesar de exigir mais potência de bombeamento.

• Multipass (por exemplo, 2-4 Intercambiadores):Usado para tarefas industriais maciças para maximizar a turbulência e a eficiência térmica dentro de uma pegada física menor.

Ao especificar equipamentos, a principal alternativa a um projeto de shell & tube é um Plate Heat Exchanger (PHE).

TEMA significaAssociação dos Fabricantes de Intercambiadores TubularesÉ o padrão global que determina o desenho mecânico, as tolerâncias e a nomenclatura (por exemplo, tipos BEM, AEL, NEN) dos trocadores de calor de casca e tubo.

A impureza é a acumulação de sujeira, escamas ou crescimento biológico nas superfícies de transferência de calor.Os engenheiros sempre dirigem o fluido mais sujo ou mais corrosivos através dodentroOs tubos podem ser limpos com lanças de água de alta pressão.

Os defletores não são discos sólidos; eles geralmente têm um "corte" de 20% a 30% (como uma meia-lua).Minimizar as "zonas mortas" estagnadas e maximizar a mistura turbulenta necessária para uma transferência de calor ideal.