Cosa causa le perdite negli scambiatori di calore a fascio tubiero?

Le cause delle perdite in ascambiatore di calore a fascio tubieropossono essere classificati in due categorie:

problemi di fabbricazione dei tubi e uso improprio dello scambiatore di calore da parte dell'operatore.

Una progettazione che eviti le perdite è una delle considerazioni da tenere in considerazione per una buona progettazione degli scambiatori di calore a fascio tubiero.

Nella maggior parte dei casi (99%+), i tubi dello scambiatore di calore sono senza giunzioni con la piastra tubiera. Non sono saldati ma sono realizzati in un unico pezzo. Ciò riduce notevolmente la possibilità di eventuali perdite.

Tuttavia, gli scambiatori di calore sono talvolta realizzati con materiali o tecniche inadatti all'applicazione, il più delle volte riducendo il budget. Questo è quando sorgono problemi.

Ecco alcuni esempi.

• In uno scambiatore di calore esposto a stress termici o corrosione, i tubi senza saldatura o saldati potrebbero rompersi. Si noti che la percentuale di tubi saldati che falliscono è significativamente maggiore.
• In uno scambiatore di calore che gestisce fluidi ad alta-temperatura (ad esempio un surriscaldatore di vapore), i tubi possono semplicemente bruciarsi fino al punto di subire danni permanenti.
• Quando lo scambiatore di calore tratta cloruro e acqua, le alte temperature provocano l'evaporazione dell'acqua, lasciando una concentrazione di cloruro più elevata rispetto all'acqua. Ciò corrode i tubi e provoca una perdita. Inoltre, quando le parti utilizzate per costruire gli scambiatori di calore presentano tensioni residue generate durante il processo di fabbricazione (tubi piegati a U), potrebbero verificarsi fessurazioni da tensocorrosione.
• Infine, consideriamo non solo il calore elevato, ma la distribuzione dell'alta temperatura su una piastra tubiera. Quando un lato della piastra tubiera ha una temperatura molto diversa dall'altro, l'intera piastra tubiera si deforma. Questo è fatale per il funzionamento delle guarnizioni.

In tutti i casi, il risultato è una miscela di materiali caldi e freddi.

La lezione è progettare sempre lo scambiatore di calore con i materiali corretti per l'applicazione e costruirlo con tecniche di produzione moderne e di alta qualità.

Gli scambiatori di calore sono generalmente sovra-progettati. Devono funzionare dopo anni di utilizzo e in ambienti che provocano incrostazioni ai tubi. Se fosse necessario uno scambiatore di calore in una raffineria di petrolio che produce 1.000 barili di petrolio al minuto, lo scambiatore di calore sarebbe probabilmente progettato per gestire circa 1.500 barili.

Costruire scambiatori di calore in questo modo è ottimo per la longevità e l’affidabilità, ma cosa succede quando una raffineria di petrolio vuole produrre il 50% di petrolio in più? Potrebbero spingere il sistema ai suoi limiti. Lo scambiatore di calore può gestirlo, ma a un costo. Il fluido attraversa la stessa sezione trasversale- a una velocità maggiore e quando la velocità aumenta si verificano vibrazioni. Quindi si ottiene l'erosione degli ugelli.

Spingere uno scambiatore di calore oltre i suoi parametri di progettazione consumerà l'apparecchiatura molto più velocemente, causando perdite e guasti.

Le perdite dello scambiatore di calore possono essere evitate rispettando i parametri di progettazione. Se si desidera modificare il funzionamento dello scambiatore di calore, è necessario rivolgersi al produttore dello scambiatore di calore per un consiglio, in modo da poter analizzare il potenziale impatto di eventuali modifiche.

Collabora con un produttore di fiducia che utilizzerà design e materiali adeguati. Noi di GNEE abbiamo oltre 100 anni di esperienza nella progettazione di scambiatori di calore e mettiamo sempre al primo posto il rapporto con i nostri clienti. Scopri di più in questa pagina: Perché collaborare con noi?

I seguenti passaggi devono essere eseguiti con i tuoi ingegneri interni o con l'aiuto del produttore.

La prima cosa è ispezionare la perdita. Scopri quanti tubi perdono e la gravità della perdita.

Per riparare una perdita, ci sono alcune opzioni.

Potresti riuscire a tappare i tubi che causano il problema. Poiché gli scambiatori di calore a fascio tubiero sono sovraprogettati, se si ha solo una piccola percentuale di tubi che perde (meno del 5%, ad esempio) e li si blocca, lo scambiatore farà comunque il suo dovere.

A causa dei fattori di incrostazione, alcuni scambiatori di calore sono più grandi del 50% rispetto a quanto strettamente necessario. Così poche percentuali qua e là non hanno alcun impatto sull'operazione.

Invece di tappare i tubi, la ri-tubazione potrebbe essere l'opzione preferita. Ciò è applicabile quando i tubi non sono saldati alla piastra tubiera. I tubi problematici vengono rimossi, sostituiti e lo scambiatore di calore può funzionare normalmente.

Nei casi in cui la piastra tubiera è deformata, potrebbe essere possibile lavorarla per riportarla in condizioni utilizzabili. Nei casi più gravi, potrebbe essere necessario sostituire l’intera piastra tubiera, sebbene questa sia una soluzione costosa.

In genere, un lavoro di riparazione sostanziale implica rispedire lo scambiatore di calore al produttore, anche se occasionalmente il lavoro può essere eseguito in loco.

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