Quels sont les critères de sélection des tubes d'échangeur de chaleur et leurs paramètres structurels

1. Sélection deTube d'échangeur de chaleurParamètres structurels: Les tubes d'échangeur de chaleur peuvent être des tubes simples, des tubes filetés, des tubes rainurés en spirale, etc. Les facteurs suivants doivent être pris en compte lors de la sélection des tubes d'échangeur de chaleur:
(1) Diamètre du tube des tubes d'échangeur de chaleur: Des diamètres de tube plus petits donnent lieu à des échangeurs de chaleur plus compacts et moins chers, et peuvent atteindre un meilleur rapport coefficient de transfert de chaleur/coefficient de résistance. Cependant, des diamètres de tube plus petits conduisent à une plus grande chute de pression. Généralement, des tubes d'échangeur de chaleur de φ 19mm sont recommandés tout en répondant aux exigences permises de chute de pression. Pour les fluides sujets à la mise à l'échelle, des tubes d'échangeur de chaleur de diamètre extérieur φ 25mm sont utilisés pour un nettoyage plus facile. Pour des fluides de processus avec l'écoulement à deux phases gaz-liquide, de plus grands diamètres de tube sont généralement choisis. Par exemple, dans les rebouilleurs et les chaudières, des tubes de diamètre φ 32mm et φ 51mm sont couramment utilisés. Les tubes d'échangeur de chaleur directement chauffés par le feu utilisent souvent des tubes de diamètre φ 76mm.
(2) Longueur des tubes d'échangeur de chaleur: En l'absence de transfert de chaleur à changement de phase, un tube d'échangeur de chaleur plus long augmente le coefficient de transfert de chaleur. Pour la même zone de transfert de chaleur, un tube plus long se traduit par une section transversale d'écoulement plus petite, une vitesse d'écoulement plus élevée et moins de passages de tube, réduisant ainsi le nombre de coudes dans l'échangeur de chaleur et par conséquent abaissant la chute de pression. En outre, le coût par mètre carré de surface de transfert de chaleur est plus faible avec des tubes plus longs. Cependant, des tubes d'échangeur de chaleur trop longs posent des difficultés de fabrication. Par conséquent, une longueur de tube de 4-6 m est généralement choisie. Pour les échangeurs de chaleur avec de grandes zones de transfert de chaleur ou sans changement de phase, une longueur de tube de 8-9 m peut être utilisée.
(3) Disposition et distance centre à centre des tubes d'échangeur de chaleur: La disposition des tubes d'échangeur de chaleur dans le tube. Il y a deux modèles principaux de disposition de tube sur la plaque d'échangeur de chaleur: carré et triangulaire. Les agencements triangulaires sont avantageux pour obtenir un écoulement turbulent du côté de la coque et permettent un plus grand nombre de tubes. Les arrangements carrés sont salutaires pour le nettoyage de coquille-côté. Pour compenser leurs inconvénients respectifs, on a mis au point des agencements carrés tournés selon un certain angle (c'est-à-dire des agencements carrés transposés) et des agencements triangulaires avec des canaux de nettoyage. Les agencements à cercles concentriques sont moins couramment utilisés et sont généralement utilisés dans les échangeurs de chaleur de petit diamètre. L'espacement des tubes est la distance entre les centres de deux tubes adjacents. Un plus petit espacement de tube a comme conséquence un dispositif plus compact mais mène à des feuilles de tube plus épaisses, un nettoyage plus difficile, et une chute de pression latérale de coquille accrue. Par conséquent, une plage de (1,25 ~ 1,5) est généralement sélectionnée. Do (do est le diamètre extérieur du tube).

2. Sélection du nombre de passages de tube et type de Shell-côté de tubes d'échangeur de chaleur
Les tubes d'échangeur de chaleur ont 1 à 8 passages, 1, 2 ou 4 passages étant couramment utilisés. L'augmentation du nombre de passages de tube augmente la vitesse d'écoulement à l'intérieur des tubes et augmente également le coefficient de transfert de chaleur. Cependant, la vitesse d'écoulement à l'intérieur des tubes de l'échangeur de chaleur est limitée par des facteurs tels que la chute de pression à travers les tubes. Les vitesses d'écoulement couramment utilisées dans la production industrielle sont les suivantes: L'eau et les fluides similaires ont généralement une vitesse de 1 à 2,5 m/s; pour l'eau de refroidissement dans de grands condenseurs, la vitesse peut être augmentée à 3 m/s. Les vitesses de gaz et de vapeur peuvent être sélectionnées dans la plage de 8 à 30 m/s.

Les types côté coque peuvent être classés comme suit:
Échangeur de chaleur à coque unique: Le côté coque peut être... Divers types de chicanes sont ajoutés principalement pour augmenter la vitesse du fluide et améliorer le transfert de chaleur. C'est le type d'échangeur de chaleur le plus couramment utilisé. En fonctionnement sous vide avec condensation monocomposant, les tubes peuvent être déplacés vers le centre de la coque.
Un échangeur de chaleur à deux coquilles avec des chicanes longitudinales: Cela augmente la vitesse d'écoulement côté coquille, améliore l'efficacité thermique et coûte moins cher que deux échangeurs de chaleur en série.
Un échangeur de chaleur à flux divisé: Il convient aux débits élevés et aux faibles pertes de charge. Les chicanes peuvent être des plaques perforées lorsqu'elles sont utilisées comme condenseurs.
Un échangeur de chaleur à double flux: il convient à une faible chute de pression, lorsque le changement de température d'un fluide est très faible par rapport à l'autre, et pour les situations avec de grandes différences de température ou des coefficients de transfert de chaleur élevés côté tube.