El intercambiador de calor tubular, también conocido como intercambiador de calor de carcasa y tubos o intercambiador de calor de haz de tubos, es un tipo de intercambiador de calor entre paredes que utiliza la superficie de la pared de un haz de tubos encerrado dentro de una carcasa como superficie de transferencia de calor. Es el intercambiador de calor entre paredes más típico. A continuación se muestra una introducción detallada a sus características:
Composición estructural: Consiste principalmente en una carcasa, un haz de tubos, placas de tubos y cabezales. La carcasa es típicamente cilíndrica y contiene un haz de tubos paralelos, con ambos extremos del haz de tubos fijados a las placas de tubos. Para mejorar el coeficiente de transferencia de calor del fluido fuera de los tubos, generalmente se instala una cierta cantidad de deflectores transversales dentro de la carcasa. Los tipos comunes de deflectores incluyen diseños segmentarios y en forma de disco.
Principio de funcionamiento: dos fluidos fluyen dentro y fuera de los tubos, respectivamente. La ruta del flujo dentro de los tubos se llama lado del tubo, mientras que la ruta del flujo fuera de los tubos se llama lado de la carcasa. La superficie de la pared del haz de tubos sirve como superficie de transferencia de calor. El fluido caliente transfiere calor a la pared del tubo mediante convección y luego el calor se conduce a través de la pared del tubo al fluido frío del otro lado, completando el proceso de intercambio de calor.
Clasificaciones comunes
Intercambiador de calor de láminas de tubos fijos: las láminas de tubos en ambos extremos están soldadas directamente a la carcasa. Presenta una estructura simple, bajo costo, facilidad de fabricación y limpieza y mantenimiento convenientes del lado del tubo. Sin embargo, la limpieza del lado de la carcasa es difícil y existe tensión térmica en el haz de tubos después de la fabricación. Cuando existe una diferencia de temperatura significativa entre los tubos y la carcasa, se debe instalar una junta de dilatación en la carcasa.
Intercambiador de calor de cabezal flotante: una placa de tubos se fija entre la carcasa y la caja de tubos, mientras que la otra placa de tubos puede moverse libremente dentro de la carcasa. Este diseño permite la libre expansión térmica del haz de tubos y la carcasa, eliminando el estrés térmico. El haz de tubos se puede quitar y volver a instalar fácilmente, lo que facilita la limpieza y el mantenimiento. Sin embargo, la estructura es relativamente compleja y los requisitos de sellado son mayores.
Intercambiador de calor de tubos en U: Los tubos de intercambio de calor se doblan en forma de U y se fijan a la misma placa de tubos en ambos extremos. Dado que la carcasa y los tubos están separados, el haz de tubos puede expandirse y contraerse libremente sin generar tensión térmica. La estructura es relativamente simple y el haz de tubos se puede quitar y reinstalar fácilmente para su limpieza. Sin embargo, reemplazar los tubos dañados es difícil y los espacios en el centro del haz de tubos pueden afectar la eficiencia de la transferencia de calor.
Características de rendimiento: en comparación con los intercambiadores de calor modernos, los intercambiadores de calor tubulares son menos eficientes en términos de eficiencia de transferencia de calor, compacidad estructural y consumo de material metálico. Sin embargo, su estructura simple, bajo costo, capacidad para soportar altas temperaturas y presiones, procesos de fabricación maduros, gran adaptabilidad y amplia gama de opciones de materiales los hacen dominantes en las aplicaciones de ingeniería.