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Fournisseur Audité C'est le moins cher de tous les modèles de faisceaux amovibles, mais est généralement légèrement plus cher qu'une conception à paroi tubesée fixe à basse pression. Cependant, il permet une dilatation thermique illimitée, permet de retirer le faisceau pour nettoyer l'extérieur des tubes, a le faisceau le plus serré par rapport à la coquille et est la conception la plus simple. L'inconvénient de la conception du tube en U est qu'il ne peut normalement pas avoir un flux de contre-courant pur à moins qu'une coque de type F ne soit utilisée. De plus, les conceptions de tube en U sont limitées à un nombre pair de passages de tube.
Il existe trois types principaux.
Ils ont tendance à être utilisés pour favoriser l'ébullition des nucléates lorsque la force motrice de température est faible.
Il s'agit normalement d' inserts bobinés ou de rubans torsadés. Ils sont normalement utilisés avec des fluides de viscosité moyenne à élevée pour améliorer le transfert de chaleur en augmentant la turbulence. Il existe également des preuves qu’elles réduisent l’encrassement. Pour les utiliser le plus efficacement possible, l'échangeur doit être conçu pour leur utilisation. Cela implique généralement d'augmenter le diamètre de la coque, de réduire la longueur du tube et le nombre de passages de tubesafin de permettre l'augmentation des caractéristiques de perte de pression des dispositifs.
Ils sont utilisés pour augmenter la zone de transfert de chaleur lorsqu'un flux a un faible coefficient de transfert de chaleur. Le type le plus courant est « tube à ailettes basses » où généralement les ailettes sont de 1.5 mm de haut à 19 ailettes par pouce. (Voir aussi augmentation du transfert de chaleur.)
Dans de nombreux cas, la seule façon d'assurer une sélection optimale est d'effectuer une conception complète basée sur plusieurs géométries alternatives. Dans un premier temps, cependant, plusieurs décisions importantes doivent être prises concernant :
répartition des fluides vers le côté de l'échelune et le tubside;
sélection du type de coque ;
sélection du type de barre de coupe avant ;
sélection du type de barre de coupe arrière ;
sélection de la géométrie de l'échangeur.
Dans une large mesure, ces facteurs dépendent souvent l'un de l'autre. Par exemple, l'affectation d'un fluide sale au côté de l'enveloppe affecte directement la sélection de la disposition du tube d'échangeur.
Lors de la décision du côté à attribuer les liquides chauds et froids, il convient de prendre en compte les éléments suivants, par ordre de priorité.
Prenez en compte tous les aspects de la sécurité et de la fiabilité et répartissez les liquides en conséquence. Ne jamais attribuer de liquides dangereux de sorte qu'ils soient contenus dans des joints boulonnés et soudés classiques.
S'assurer que l'attribution des liquides est conforme aux pratiques d'ingénierie établies, en particulier celles prévues dans les spécifications du client.
Après avoir respecté les dispositions ci-dessus, répartir le liquide susceptible de causer les problèmes de nettoyage mécanique les plus graves (le cas échéant) sur le tubeside.
Si aucune des deux propositions ci-dessus n'est applicable, l'attribution des liquides doit être décidée uniquement après avoir exécuté deux conceptions différentes et sélectionné le moins cher (Cela prend beaucoup de temps si les calculs manuels sont utilisés, mais des programmes comme TASC du transfert de chaleur et du service de circulation des fluides (HTFS) rendent cette tâche insignifiante).
Les coques de type E sont les plus courantes. Si un seul passage de tube est utilisé et qu'il y a plus de trois déflecteurs, un débit proche du contre-courant est obtenu. Si deux passages de tube ou plus sont utilisés, il n'est pas possible d'obtenir un débit de contre-courant pur et la différence de température moyenne logarithmique doit être corrigée pour permettre un débit de cocurrent et de contre-courant combiné à l'aide d'un facteur F.
Les enveloppes de type G et H sont normalement spécifiées uniquement pour les chaudières thermosyphon horizontales. Les shells J et X-type doivent être sélectionnés si le DP admissible ne peut pas être pris en charge dans une conception de type E raisonnable. Pour les services nécessitant plusieurs coques avec des ensembles amovibles, les coques de type F peuvent offrir des économies significatives et doivent toujours être considérées à condition qu'elles ne soient pas interdites par les spécifications du client
La barre de coupe avant de type A est la norme pour les liquides de tuborde sales et la B-type est la norme pour les liquides de tuborde propres. Le type A est également préféré par de nombreux opérateurs, indépendamment de la propreté du fluide de tuborde, au cas où l'accès aux tubes est nécessaire. N'utilisez pas d'autres types, sauf si les considérations suivantes s'appliquent.
Une tête de type C avec coque amovible doit être envisagée pour les liquides de tuborde dangereux, les faisceaux lourds ou les services nécessitant un nettoyage fréquent des parois. La tête de type N est utilisée lorsque des liquides dangereux sont présents sur le tubeside. Une tête de type D ou une tête de type B soudée à la paroi tubulaire est utilisée pour les applications à haute pression. Les têtes de type y sont normalement utilisées uniquement pour les échangeurs à passage de tube unique lorsqu'elles sont installées en ligne avec un pipeline.
Pour un service normal, une barre de coupe fixe (types L, M, N) peut être utilisée à condition qu'il n'y ait pas de contrainte excessive due à l'expansion du différentiel et que le côté de la coque ne nécessite pas de nettoyage mécanique. Si la dilatation thermique est probable, une barre de coupe fixe avec soufflets peut être utilisée à condition que le liquide de la partie inférieure du shellside ne soit pas dangereux, la pression de la partie inférieure du shellside ne dépasse pas 35 bar (500 psia) et la partie inférieure du shellside ne nécessite pas de nettoyage mécanique.
Un tube en U peut être utilisé pour résoudre les problèmes de dilatation thermique et permettre le retrait du faisceau pour le nettoyage. Cependant, le flux de contre-courant ne peut être obtenu qu'en utilisant une enveloppe de type F et le nettoyage mécanique du tubeside peut être difficile.
Une tête flottante de type S doit être utilisée lorsque la dilatation thermique doit être autorisée et que l'accès aux deux côtés de l'échangeur est nécessaire pour le nettoyage. D'autres types de tête arrière ne seraient normalement pas considérés, sauf dans les cas spéciaux.
Pour l'industrie des procédés, 19.05 mm (3/4") est généralement le plus courant.
Pour ce faire, il faut se référer à un code reconnu de récipient sous pression.
Pour une surface donnée, plus la longueur du tube est longue, moins l'échangeur est cher, même si un échangeur long et fin peut ne pas être possible.
les configurations à 45 ou 90 degrés sont choisies si un nettoyage mécanique est nécessaire, sinon une disposition à 30 degrés est souvent sélectionnée, car elle fournit un transfert de chaleur plus élevé et donc un échangeur plus petit.
Le plus petit pas admissible de 1.25 fois le diamètre extérieur du tube est normalement utilisé, sauf si l'utilisation d'un pas plus grand est requise en raison d'un nettoyage mécanique ou d'une soudure d'extrémité de tube.
Les échangeurs de chaleur à coque et à tube sont l'un des types d'échangeurs les plus populaires en raison de la flexibilité dont le concepteur a besoin pour permettre une large gamme de pressions et de températures. Il existe deux catégories principales d' échangeur de coque et de tube :
Ceux qui sont utilisés dans l'industrie pétrochimique et qui sont généralement couverts par les normes de TEMA, Tubular Exchanger Manufacturers Association (voir les normes TEMA);
ceux qui sont utilisés dans l'industrie de l'énergie, comme les réchauffeurs d'eau d'alimentation et les condensateurs de centrale électrique.
Quel que soit le type d'industrie, l'échangeur doit être utilisé dans un certain nombre de caractéristiques communes (voir condenseurs).
Un échangeur de coque et de tube se compose d'un certain nombre de tubes montés à l'intérieur d'une coque cylindrique. La figure 1 illustre une unité typique qui peut être trouvée dans une usine pétrochimique. Deux liquides peuvent échanger de la chaleur, un liquide s'écoule sur l'extérieur des tubes, tandis que le second liquide s'écoule dans les tubes. Les fluides peuvent être monophasés ou biphasés et peuvent circuler en parallèle ou en croix/contre-flux.
L'échangeur de coque et de tube se compose de quatre parties principales :
Barre de coupe avant - c'est là que le liquide entre dans le tuborde de l'échangeur. Il est parfois appelé barre de coupe fixe.
Barre de coupe arrière - c'est là que le liquide tuborde quitte l'échangeur ou est renvoyé vers la barre de coupe avant dans les échangeurs à plusieurs passages tuborde.
Ensemble de tubes - comprend les tubes, les plaques de tubes, les déflecteurs et les barres d'accouplement, etc. Pour maintenir le faisceau ensemble.
Coque - contient le faisceau de tubes.
Le reste de cette section se concentre sur les échangeurs couverts par la norme TEMA.
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