Services de conception et d'assemblage d'échangeurs de chaleur à coque et à tubes sur mesure

Qu'est-ce qu'un échangeur de chaleur à coque et à tube?

Un échangeur de chaleur à coque et à tube (STHE) est un dispositif de transfert de chaleur largement utilisé dans les applications industrielles.faciliter un échange d'énergie thermique efficace entre deux fluides, l'un circulant à travers les tubes (côté du tube) et l'autre autour des tubes à l'intérieur de la coque (côté du tube).

Composants clés

• Concasse: Vaisseau cylindrique extérieur, généralement construit à partir d'acier, d'acier inoxydable ou d'alliages.
• Tubes: Tubes de petit diamètre disposées en triangle, carré ou en rotation pour optimiser le transfert de chaleur et le nettoyage.
• Plaques de tubes: Plaques perforées fixant les extrémités des tubes, souvent soudées ou boulonnées à la coque.
• Baffles: flux direct du côté de la coque, améliorer la turbulence et les tubes de soutien.
• Capteurs/capsules d'extrémité: chambres d'entrée et de sortie pour la distribution de fluides du côté du tube (par exemple, conceptions fixes, flottantes ou en U-tube).

Principe de fonctionnement

• Arrangements de débit: contre-courant (le plus efficace, maintient un gradient de température élevé) ou débit parallèle.

• Transfert de chaleur: se produit par conduction à travers les parois des tubes et par convection entre les fluides.

• Phases fluides: Traite des processus monophasiques (liquide/gaz) et biphasiques (condensation/évaporation).

Types de STHE

• Tubes soudés à des feuilles fixes; manipulation simple mais limitée de l'expansion thermique.

• U-tube: Tubes pliés en forme de U, permettant une expansion libre; idéal pour les différentiels à haute température.

• Tête flottante: faisceau de tubes amovible pour une maintenance facile; gère la contrainte thermique et l'encrassement.

• Classifications TEMA: les normes (par exemple, TEMA A, B, C) définissent la conception mécanique et les tolérances en fonction de l'application.

Considérations de conception

• Matériaux: sélectionnés pour leur résistance à la corrosion, à la température et à la pression (par exemple, titane, alliages de cuivre).

• Expansion thermique: Elle est traitée par des joints d'expansion, des tubes en U ou des têtes flottantes.

• Chute de pression: conception équilibrée de la déviation pour optimiser la turbulence par rapport aux coûts de pompage.

• Coefficient de transfert de chaleur (U): amélioré par la surface, la turbulence et la minimisation de la pollution.

• Réduction des taches: nettoyage régulier (chimique, mécanique), sélection des matériaux et maintenance préventive.

Applications

• Les centrales électriques: condensateurs, refroidisseurs à huile.

• Traitement chimique: réacteurs, colonnes de distillation.

• Systèmes de refroidissement et de récupération de chaleur.

• Pétrole et gaz: refroidissement du pétrole brut des raffineries.

• Systèmes de refroidissement du moteur.

Les avantages

• Tolérance à haute pression/température.

• Versatile pour divers fluides (visqueux et corrosifs).

• Évolutif pour de grandes capacités.

• Construction robuste avec une longue durée de vie.

Les défauts

• Des coûts initiaux et une empreinte plus élevés par rapport aux échangeurs de plaques.

• Maintenance complexe (en particulier les conceptions de tubes fixes).

• Des fuites potentielles du côté de la coquille et des problèmes de contamination.

Comparaison avec les échangeurs de chaleur à plaques

• Mieux adapté aux applications à haute pression et à forte pollution.

• Plaque: compacte, efficace pour les fluides à faible viscosité, mais moins robuste dans des conditions extrêmes.

Des progrès récents

• Matériaux: alliages et composites résistants à la corrosion.

• Surfaces améliorées: tubes à nageoires pour un meilleur transfert de chaleur.

• CFD et fabrication additive: modèles de flux optimisés et géométries complexes.

• Durabilité: intégration de la récupération de la chaleur résiduelle et des réfrigérants écologiques.