Introduction aux échangeurs thermiques refroidis par air
La pénurie d'eau et l'augmentation des coûts, ainsi que les préoccupations plus récentes concernant la pollution de l'eau et les panaches de tours de refroidissement, ont considérablement réduit l'utilisation par l'industrie des échangeurs thermiques refroidis par eau. Par conséquent, lorsque l'intégration de chaleur dans l'usine n'est pas possible, il est maintenant habituel de rejeter la chaleur directement dans l'atmosphère, et une grande partie du refroidissement du processus dans les raffineries et les usines chimiques se produit dans les échangeurs thermiques refroidis par air (AC-HES).
L'utilisation de condenseurs refroidis par air pour les centrales électriques est également croissante. Les principes de base sont les mêmes mais il s'agit d'éléments spécialisés et sont normalement configurés comme un CADRE EN A ou un "type toit". Ces condensateurs peuvent être très grands - les condensateurs pour une centrale électrique de 4000 MW en Afrique du Sud ont plus de 2300 faisceaux de tubes, 288 ventilateurs chacun 9.1 m de diamètre et une superficie totale de parcelle de 500 m X 70 M.
Les AC-HES pour les usines de traitement sont normalement appelés juste refroidisseurs d'air, mais ne doivent pas être confondus avec des dispositifs pour l'air de refroidissement (mieux décrit comme refroidisseurs d'air).
La conception d'un AC-HE est plus complexe que pour un échangeur de chaleur de type coque et tube, car il existe beaucoup plus de composants et de variables.
La structure d'un AC-HE est peinte ou galvanisée, selon les spécifications du client. Toutefois, les coûts sont à peu près les mêmes si un système de peinture à couches multiples est spécifié. Souvent, les unités peintes sont plus chères. Il semble y avoir une tendance vers des structures plus galvanisées parce qu'elles ne nécessitent pratiquement aucun entretien. Les structures peintes nécessitent un retouches après l'installation et elles rouillent souvent de toute façon.
Les échangeurs thermiques refroidis par air sont largement utilisés dans l'industrie pétrolière et gazière, de la production en amont aux raffineries et aux usines pétrochimiques, dans des conditions de haute pression et de haute température, ainsi que dans des fluides et des environnements corrosifs.
Applications :
Pétrochimie
Raffinage
Raffinerie
usines chimiques
Production d'énergie
Traitement du gaz naturel
Compression de gaz naturel
Transmission de pétrole et de gaz
Liquéfaction et vaporisation du GNL
Refroidissement du radiateur du moteur
Extraction et valorisation du bitume
Applications de processus industriels
usines de traitement du gaz naturel
installations de liquéfaction
grands pipelines de transmission
Compression de gaz
Quels sont les standards d'air utilisés pour les échangeurs thermiques à air ?
Tout d'abord, presque tous les refroidisseurs d'air sont fabriqués conformément à la section VIII du Code ASME, puisqu'ils sont des récipients sous pression. Pour les services de raffinerie et de pétrochimie, la plupart des clients incluent API 661 (échangeurs thermiques refroidis par air pour le service général de raffinerie) dans leurs spécifications.
Cette spécification API est très bonne car elle inclut toutes les informations nécessaires pour spécifier correctement un refroidisseur et fournit un niveau élevé de qualité minimale dans la conception et la fabrication du refroidisseur. Au dos, il dispose d'une très bonne liste de contrôle où un client peut décider exactement quel type de construction est nécessaire et quelles options sont importantes. Ces éléments incluent la galvanisation ou la peinture, les types de barres de coupe, les passerelles et plates-formes d'entretien, les commandes et les charges externes sur le refroidisseur. Les détails suivants font principalement référence aux spécifications de l'API.
Quels types de tubes à ailettes sont utilisés ?
Les tubes peuvent être de pratiquement tout matériau disponible, comme l'acier au carbone, l'acier inoxydable, le laiton d'Amirauté, ou des alliages plus exotiques. Le diamètre extérieur minimum recommandé est de 1 pouce. Certains fabricants utilisent parfois des tubes plus petits, mais la plupart des refroidisseurs de procédé ont des tubes de 1.0 po, 1.25 po ou 1.5 po de diamètre extérieur. L'épaisseur minimale de la paroi du tube varie en fonction du matériau. Dans certains cas, la pression de conception et la température de conception de l'échangeur régissent l'épaisseur minimale.
Les ailettes sont presque toujours en aluminium. Le type de nageoire le plus courant est le type à pieds en L, enveloppé de manière hélicoïdale. Ces températures sont utilisées lorsque les températures du processus sont inférieures à environ 350 °. F. la spécification API exige des bandes de zinc moulé aux extrémités des tubes pour empêcher les ailettes de se déballer. Certains des meilleurs fabricants utilisent également des bandes en zinc moulé sur les supports de tube. Pour les températures de processus plus élevées, la plupart des clients préfèrent des ailettes intégrées ou extrudées. Les ailettes intégrées offrent les capacités de température les plus élevées. Ils sont réalisés par un procédé qui coupe une rainure hélicoïdale dans le diamètre extérieur du tube, enroulent l'ailette dans la rainure, puis reroule le métal de la tige contre l'ailette pour le verrouiller en place. La paroi du tube doit être plus épaisse avec des ailettes intégrées en raison de la rainure.
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