【Tema semanal】¿Discusión sobre las ventajas y desventajas de los intercambiadores de calor de carcasa y tuberías de doble circuito? 13.1.2016~20.1.2016

La ventaja es que el uso de dos circuitos de carcasa permite ahorrar en inversiones, aumentar la velocidad del flujo en los circuitos y mejorar la eficiencia de intercambio térmico； La desventaja es que las placas de sellado del lado del casco deben estar bien fabricadas y tener una buena elasticidad; de lo contrario, se producirá un cortocircuito en el fluido del lado del casco, lo que afectará gravemente la eficacia del intercambio térmico.

Ventajas del intercambiador de calor con placa fija: estructura simple, fácil de fabricar; presenta el diámetro interno más pequeño en el cuerpo del intercambiador, cuando se utiliza el mismo conjunto de tuberías, y es sencillo dividir la sección de las tuberías. 　　Desventajas: No es posible realizar una limpieza mecánica en el recorrido del casco; además, es difícil inspeccionar dicho recorrido. Cuando no existen elementos de compensación para las diferencias de temperatura entre el casco y los tubos, se generan grandes tensiones debidas a dichas diferencias. Por lo tanto, cuando hay grandes diferencias de temperatura, es necesario utilizar elementos de compensación como juntas expansivas o manguitos ondulados para reducir esas tensiones. Ventajas del intercambiador de calor de tipo flotante: no genera esfuerzos por diferencia de temperatura, la parte flotante puede desmontarse, y el conjunto de tuberías es fácil de extraer o insertar, lo que facilita las tareas de mantenimiento y limpieza. 　　Desventajas: Su estructura es bastante compleja, y resulta difícil verificar el estado de sellado de la tapa flotante durante su uso.

Al utilizar dos circuitos de carcasa, se logra que una sola carcasa tenga el mismo efecto que dos carcasas más pequeñas. Esto permite ahorrar en la inversión en carcasas, y al mismo tiempo se puede aumentar el tamaño del equipo, lo que también contribuye a reducir los costos de inversión.

En comparación con los intercambiadores de calor de sola pasa, los intercambiadores de calor de doble pasa presentan ventajas como una mayor eficiencia en el intercambio de calor, un menor ocupamiento de espacio, un peso menor y un ahorro en inversiones. Los problemas principales que deben abordarse en el diseño son: el sellado, la rigidez y el montaje de la separadora en los intercambiadores de calor de doble circuito ； También está la concordancia del cuerpo del intercambiador de calor de doble circuito.

1. Los intercambiadores de calor de tipo tubo- carcasa son adecuados para uso en calentadores, enfriadores, condensadores, evaporadores y sistemas de intercambio de calor entre múltiples medios, en diversas condiciones operativas. Sin embargo, cuando la presión y la temperatura no son muy altas, generalmente se utilizan otros tipos de intercambiadores de calor, ya que estos son más compactos.

2. Los intercambiadores de calor de tipo placa desmontable pueden utilizarse en calentadores, enfriadores, condensadores, enfriadores de aceite e intercambiadores de calor entre agua y agua, siempre y cuando la temperatura no supere los 150 grados y la presión no exceda los 1,6 MPa. Tiene un alto coeficiente de transferencia de calor y un volumen reducido. 3. Los intercambiadores de calor de tipo placa soldados por soldadura fuerte se utilizan en condensadores, evaporadores, enfriadores de aceite y calentadores de aceite, así como en enfriadores de gases, donde la temperatura de operación no supera los 250 grados y la presión no excede los 3,5 MPa.

Al utilizar dos circuitos de carcasa, se logra que una sola carcasa tenga el mismo efecto que dos carcasas más pequeñas. Esto permite ahorrar en la inversión en carcasas, y al mismo tiempo se puede aumentar el tamaño del equipo, lo que también contribuye a reducir los costos de inversión.

1. Aumentar la eficiencia de intercambio térmico. 2. Teniendo en cuenta el problema del incrustamiento y la formación de coque en los fluidos, también es necesario que el fluido que circula por el lado del casco del intercambiador tenga una cierta velocidad de flujo. En los intercambiadores de doble circuito, el coeficiente de transferencia de calor en la capa exterior de los tubos suele ser el factor determinante en el proceso de transferencia de calor. Esto se debe a que, en la estructura del lado de los tubos, es fácil lograr un flujo múltiple, lo cual permite aumentar la velocidad de flujo.

1. Intercambiador de calor de tipo tubo-cáscara con intercambio de calor puramente en contracorriente. 2. Intercambiador de calor de tipo shell-and-tube con doble circuito: en el circuito externo, basta con una velocidad de flujo moderada para que se genere turbulencia, lo cual permite aumentar el coeficiente de transferencia de calor por convección del fluido en dicho circuito. 3. Dado que su caída de presión es mucho mayor que la de los intercambiadores con el mismo área de intercambio térmico, se utiliza con poca frecuencia en aplicaciones donde se exigen requisitos estrictos en cuanto a la caída de presión.

Yo tengo uno aquí; la junta de sellado suelta agua con frecuencia, es difícil de solucionar, solo se puede mantener hasta el mantenimiento.

Yo tengo uno aquí; la junta de sellado suelta agua con frecuencia, es difícil de solucionar, solo se puede mantener hasta el mantenimiento.

La característica principal de este equipo es que su sección exterior es continua, mientras que la sección interior es discontinua. La carcasa exterior está formada por placas de deflexión en espiral continuas, mientras que la carcasa interior cuenta con placas de deflexión en forma de arco. Este nuevo tipo de intercambiador de calor puede reducir la resistencia al intercambio térmico, lo que permite mejorar el rendimiento energético en un 8,3% en comparación con los intercambiadores de tipo tubo-carcasa tradicionales, sin aumentar los costos para la empresa. Los intercambiadores de calor tradicionales con deflectores en forma de arco presentan desventajas como una alta caída de presión en el lado del casco, la existencia de múltiples “zonas muertas” que impiden una eficiente transferencia de calor, la posibilidad de fugas y flujos laterales, además de que los impactos laterales del fluido sobre el conjunto de tuberías generan vibraciones que acortan la vida útil del intercambiador. Existen fugas significativas en las áreas triangulares entre las placas de intercambio adyacentes, lo que hace que la cantidad de calor transferido sea menor, para el mismo caudal, en comparación con otros tipos de intercambiadores de calor. La baja capacidad de intercambio térmico se ha convertido en un obstáculo que impide que aproveche sus ventajas. El intercambiador de calor con placas de desvío en espiral reduce en gran medida las deficiencias del intercambiador de calor con placas de desvío en arco; en la sección exterior se utilizan placas de desvío en espiral completamente continuas, mientras que en la sección interior se emplean placas de desvío en arco o discontinuas. Permite que el fluido en el circuito exterior fluya de manera lo más cercana posible a un patrón espiral, lo que reduce la resistencia al flujo y las fugas. Además, permite aprovechar al máximo el espacio del circuito interior, facilitando así el proceso de procesamiento y haciendo que la estructura del intercambiador de calor sea más compacta. Los datos de simulación del intercambiador de calor de tipo shell-and-tube con placas deflectoras helicoidales compuestas y de dos circuitos, así como del intercambiador de calor de tipo shell-and-tube con placas deflectoras en forma de arco, muestran que la distribución de velocidades en el circuito exterior del intercambiador de calor de tipo shell-and-tube con placas deflectoras helicoidales compuestas y de dos circuitos es más o menos similar en los diferentes ciclos helicoidales consecutivos. El flujo helicoidal continuo impacta contra el conjunto de tubos de intercambio de calor a un ángulo fijo, reduciendo la capa límite de intercambio térmico. La superficie de flujo en el interior de la carcasa disminuye, mientras que la velocidad del fluido aumenta significativamente. En los intercambiadores de calor con deflectores en forma de arco existen zonas de estancamiento del flujo. La dirección del flujo del fluido se vuelve a invertir continuamente, y en estas zonas se genera un calor local elevado. Como el calor no puede intercambiarse con el flujo principal, la temperatura del fluido varía de manera desigual.

Si el equipo está bien diseñado, el doble circuito de tuberías ofrece una eficiencia claramente mayor

Las dos capas ayudan a lograr una intercambio de temperatura, lo que permite ahorrar en inversiones en comparación con dos unidades conectadas en serie

La ventaja es que el uso de dos circuitos de carcasa permite ahorrar en inversiones, aumentar la velocidad del flujo en los circuitos y mejorar la eficiencia de intercambio térmico； La desventaja es que las placas de sellado del lado del casco deben estar bien fabricadas y tener una buena elasticidad; de lo contrario, se producirá un cortocircuito en el fluido del lado del casco, lo que afectará gravemente la eficacia del intercambio térmico.

Un intercambiador de calor de placa fija está compuesto principalmente por una carcasa, una placa de tubos, un conjunto de tubos y una tapa superior (también conocida como culata). Dentro de la carcasa circular, se coloca un conjunto de tubos paralelos. Los extremos de este conjunto de tubos se fijan a las placas de tuberías mediante soldadura o expansión. Las dos placas de tuberías están soldadas directamente a los tubos exteriores. La tapa que contiene las tuberías de entrada o salida se conecta a las bridas de los extremos de la carcasa mediante pernos. Se caracteriza por su estructura sencilla, al no tener conexiones de sellado en los lados del casco. Permite colocar la mayor cantidad posible de tubos dentro del mismo diámetro interno del casco. En los flujos con deflectores, se genera el mínimo desvío de flujo. El número de circuitos de tuberías puede ser cualquier cantidad. Dado que las dos placas de tuberías están sostenidas mutuamente por los tubos, sus placas de tuberías son las más delgadas entre todos los intercambiadores de calor de tipo shell-and-tube. Por eso, su costo es el más bajo, lo que le permite ser ampliamente utilizado. La desventaja de este tipo de intercambiador de calor es que es difícil limpiar su carcasa, además de que existen tensiones debidas a las diferencias de temperatura. Cuando la diferencia de temperatura promedio entre los fluidos frío y caliente es grande, o cuando los coeficientes de expansión del material del recinto y de los tubos de transferencia de calor difieren significativamente, las tensiones térmicas superan la resistencia permitida del material. En tales casos, es necesario instalar juntas de expansión en el recinto. Debido a las limitaciones en la resistencia de estas juntas, la presión en el interior del recinto no puede ser demasiado alta. Este tipo de intercambiador de calor es adecuado para situaciones en las que la diferencia de temperatura entre los dos medios no es grande, o bien cuando la diferencia de temperatura es alta pero la presión en el circuito externo no es elevada, además de cuando los medios presentes en dicho circuito son limpios y no tienden a formar incrustaciones.

El intercambiador de calor de tipo tubo-shell con doble circuito presenta, además de las ventajas y desventajas de los intercambiadores de tipo flotante y aquellos con placa de tubos fija, la siguiente ventaja destacada: alta eficiencia en la transferencia de calor； Se puede reducir la cantidad de equipos y el consumo de metal (disminuyendo las inversiones en equipos e infraestructura). Desventaja destacada: la caída de presión en el lado del casco aumenta aproximadamente 4 veces ； Es fácil que haya fugas en las juntas de los separadores de circuito de la carcasa ； Se exigen altos niveles de concéntrica y circularidad en la fabricación del cuerpo del circuito de carcasa.

He venido a aprender*, sin pegar, sin copiar, para que nadie me quite puntos