Trocador de calor casco e tubo para aquecimento e resfriamento

O trocador de calor casco e tubo personalizado pela Vrcooler de acordo com as necessidades do cliente foi pintado e pronto para ser embalado e enviado para a França.

Os trocadores de calor casco e tubo também são chamados de trocadores de calor casco e tubo. É um trocador de calor de parede particionada que usa a parede do feixe de tubos fechado no invólucro como superfície de transferência de calor. Este tipo de trocador de calor tem uma estrutura relativamente simples e operação confiável. Pode ser feito de vários materiais estruturais (principalmente materiais metálicos) e pode ser usado sob alta temperatura e alta pressão. É o tipo mais utilizado atualmente.

Fatores a serem considerados no projeto de trocadores de calor casco e tubo

Existem muitos tipos de equipamentos de troca de calor. Para cada condição específica de transferência de calor, o modelo de equipamento mais adequado será obtido através da seleção ótima. Se este tipo de equipamento for usado em outras condições, o efeito de transferência de calor pode ser melhorado. grande mudança. Portanto, é um trabalho muito importante e complicado selecionar o tipo de trocador de calor para condições específicas de trabalho. Para o projeto de trocadores de calor casco e tubo, vale a pena considerar os seguintes fatores:

 

1. Seleção da vazão

A taxa de fluxo é uma variável importante no projeto do trocador de calor. Aumentar a taxa de fluxo aumentará o coeficiente de transferência de calor e, ao mesmo tempo, a queda de pressão e o consumo de energia também aumentarão. Se for usado fluido de bombeamento, deve-se considerar que a queda de pressão deve ser consumida o máximo possível no trocador de calor em vez de na válvula reguladora, isso pode melhorar o efeito de transferência de calor aumentando a taxa de fluxo.

Usar uma taxa de fluxo mais alta tem duas vantagens: uma é aumentar o coeficiente geral de transferência de calor, reduzindo assim a área de transferência de calor; a outra é reduzir a possibilidade de incrustação na superfície do tubo. Mas também aumenta correspondentemente o consumo de resistência e potência, por isso é necessário fazer uma comparação econômica para finalmente determinar a vazão adequada.

 

2. Seleção de queda de pressão permitida

A escolha de uma queda de pressão maior pode aumentar a taxa de fluxo, aumentando assim o efeito de transferência de calor e reduzindo a área de transferência de calor. Mas a maior queda de pressão também aumenta os custos operacionais da bomba. O valor de queda de pressão apropriado precisa ser calculado com base no custo anual total do trocador de calor, ajustes repetidos no tamanho do equipamento e cálculos de otimização.

Na maioria dos dispositivos, pode-se descobrir que a resistência térmica de um lado é significativamente maior do que o outro lado, e a resistência térmica desse lado se torna a resistência térmica controladora. Quando a resistência térmica do lado do invólucro é o lado de controle, o método de aumentar o número de placas defletoras ou reduzir o diâmetro do invólucro pode ser usado para aumentar a vazão do fluido no lado do invólucro e reduzir a resistência à transferência de calor, mas há um limite para reduzir o espaçamento das placas defletoras. Não pode ser inferior a 1/5 ou 50 mm do diâmetro do invólucro. Quando a resistência térmica do lado do tubo é o lado de controle, a vazão do fluido é aumentada pelo aumento da maturidade do tubo.

Ao lidar com materiais viscosos, se o fluido estiver em fluxo laminar, o material irá para o lado do casco. Como o fluxo de fluido no lado do casco tende a ser turbulento, isso resulta em maiores taxas de transferência de calor e melhor controle da queda de pressão.

 

3. Determinação do fluido do lado do casco

Baseia-se principalmente na pressão operacional e na temperatura do fluido, na queda de pressão disponível, na estrutura e nas características de corrosão e na seleção de equipamentos e materiais necessários para considerar para qual caminho o fluido é adequado. Os seguintes fatores estão disponíveis para consideração ao selecionar:

Os fluidos adequados para a passagem do tubo incluem água e vapor de água ou fluidos fortemente corrosivos; fluidos tóxicos; fluidos fáceis de estruturar; fluidos que operam em alta temperatura ou alta pressão, etc.

Os fluidos adequados para o lado do invólucro incluem a condensação do destilado superior; condensação e reebulição de hidrocarbonetos; fluidos controlados por queda de pressão de conexões de tubos; fluidos com alta viscosidade, etc.

Quando a situação acima é eliminada, a escolha do caminho que o meio deve seguir deve se concentrar em melhorar o coeficiente de transferência de calor e aproveitar ao máximo a queda de pressão. Como o fluxo do meio no lado do casco é fácil de atingir o fluxo turbulento (Re maior ou igual a 100), geralmente é benéfico mover o fluido com alta viscosidade ou baixa vazão, ou seja, o fluido com baixo Reynolds número, para o lado da casca. Por outro lado, se o fluido pode atingir um fluxo turbulento no tubo, é mais razoável providenciar para passar pelo tubo. Do ponto de vista da queda de pressão, geralmente o shell executado com baixo número de Reynolds é razoável.

 

4. Determinação da temperatura final de transferência de calor

A temperatura final de troca de calor é geralmente determinada pelas necessidades do processo. Quando a temperatura final de troca de calor pode ser selecionada, seu valor tem grande influência sobre se o trocador de calor é econômico e razoável. Quando a temperatura de saída do fluido quente é igual à temperatura de saída do fluido frio, a eficiência de utilização de calor é a mais alta, mas a diferença efetiva de temperatura de transferência de calor é a menor e a área de troca de calor é a maior.

Além disso, ao determinar a temperatura de saída da corrente, não é desejável que haja um fenômeno cruzado de temperatura, ou seja, a temperatura de saída do fluido quente é menor que a temperatura de saída do fluido frio.

5. Seleção da estrutura do equipamento

Para certas condições de processo, a forma do equipamento deve ser determinada primeiro, como escolher uma forma de folha de tubo fixo ou uma forma de cabeça flutuante, etc.

No processo de projeto do trocador de calor, os objetivos gerais do aprimoramento da transferência de calor são resumidos da seguinte forma: reduzir o tamanho do trocador de calor sob uma determinada transferência de calor; melhorar o desempenho do trocador de calor existente; reduzir a diferença de temperatura do fluido de trabalho que flui; ou reduzir a potência da bomba.

O processo de transferência de calor refere-se ao processo de troca de calor entre dois fluidos através da parede de um dispositivo rígido. De acordo com o método de transferência de calor do fluido, ele pode ser basicamente dividido em dois tipos: sem mudança de fase e com mudança de fase. A pesquisa em tecnologia de transferência de calor aprimorada sem processo de mudança de fase geralmente adota medidas correspondentes com base no controle do lado da resistência térmica: como expandir a superfície interna ou externa do tubo; inserir objetos estranhos no tubo; alterar a forma do suporte do feixe de tubos; adicionando aditivos imiscíveis de baixo ponto de ebulição e outros métodos para aumentar o efeito de transferência de calor.