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Tubo trenzado, Twist Flate-tube, Brown twisted tube

La sección transversal del tubo trenzado es elíptica, que es un elemento de intercambio de calor y la trayectoria de flujo en el tubo es en espiral, por lo que se llama tubo plano retorcido o tubo trenzado de aleta marrón son ampliamente utilizados en intercambiadores de calor y transferencia de calor mejorada.

Descripción

1. ¿Qué es el tubo trenzado?

La sección transversal del tubo trenzado es elíptica, que es un elemento de intercambio de calor y la trayectoria de flujo en el tubo es en espiral, por lo que se llama tubo plano de torsión. Para facilitar el procesamiento de la conexión entre el elemento de intercambio de calor y la placa tubular, los dos extremos del tubo elíptico se mantienen redondos. La disposición de los tubos planos trenzados en la carcasa es muy compacta. Los bordes exteriores de los tubos de transferencia de calor adyacentes mantienen el contacto del punto de espiral para reducir el volumen del intercambiador de calor y aumentar el espacio de flujo entre los elementos de intercambio de calor.

El tubo trenzado es un tipo de tubos de transferencia de calor mejorados que fueron presentados por primera vez por Swiss Allares Company y luego mejorados por la compañía estadounidense Brown.

2. Estructura y fabricación de tubo trenzado

La característica detubo trenzadoes que cada sección transversal del tubo es ovalada, cuando se ensamblan intercambiadores de calor pueden ser de haz mixto (es decir, el uso mixto de tubo trenzado y tubo desnudo), y también puede ser un haz de tubo trenzado puro.

El proceso de fabricación incluye dos pasos de conformado: "presión parcial" y "distorsión". La sección transversal del tubo es de tipo elipse, la relación de ejes largos y cortos está diseñada de acuerdo con la velocidad de flujo en el tubo de transferencia de calor. Cuando el caudal en el tubo es bajo, podemos aumentar la relación del eje largo y corto, o reducir la superficie de flujo.

Los tubos trenzados de acero sin costura utilizados para producir intercambiadores de calor son completos sin juntas. Los materiales comunes utilizados en los tubos de acero se muestran en el siguiente gráfico.

Tipo de material

Grado del material

Estándar de productos

Condiciones de suministro

Acero al carbono

1020/A1

ASTM A179/A192/A210

Condición recocida

Baja aleación

T5/T11/T22

ASTM A213

Condición recocida

Aleación de níquel

UNS6625/UNS6852

ASTM B444

Condición recocida

Titanio

Grado 2

ASTM B338

Condición recocida

Aleación de cobre

C68700/C70600/C71500

ASTM B111

Condición recocida

Acero inoxidable austenítico

304/304L

ASTM A213

Decapado y pasivación

316/316L

310

321

347

3. Principios mejorados de transferencia de calor del tubo trenzado

La estructura única del tubo trenzado puede hacer que el flujo en el tubo pase y la carcasa pase en el movimiento en espiral al mismo tiempo, de esta manera mejoró la intensidad turbulenta. El coeficiente de transferencia de calor del tubo trenzado es un 40% más alto que el normal, pero la caída de presión es casi la misma.

4. Ventajas del intercambiador de calor con tubo trenzado

1

Menor caída de presión

El flujo longitudinal permite una menor caída de presión relativa en comparación con los diseños de deflectores segmentarios.

2

Mayor eficiencia de transferencia de calor

Al permitir más área de superficie en un tamaño de carcasa determinado, el rendimiento se puede aumentar potencialmente en función de la aplicación. El aumento del coeficiente de transferencia de calor del lado del tubo puede proporcionar una mayor transferencia de calor, según la aplicación.

3

Menos depósito

No hay zona ciega en la carcasa

4

Eliminación de la vibración inducida por daños

Debido al patrón de flujo generalmente longitudinal del fluido del lado de la carcasa y la estructura de soporte multipunto del haz, se mitiga el potencial de vibración dañina inducida por el flujo.

5

Mitigación potencial del ensuciamiento

La eliminación de los deflectores laterales de la concha elimina los puntos muertos donde los sedimentos pueden acumularse y cubren el área de superficie de transferencia de calor.

 

5. Especificación de tubo trenzadointercambiador de calor

Figura de parámetro de dimensión básica del tubo trenzado

Fig: Figura del parámetro de dimensión básica del tubo trenzado

Especificaciones.

Plomo St. (milímetro)

Eje largo a (mm)

Eje corto b (mm)

Longitud de los extremos desnudos L1(mm)

Φ8

200

 

 

Longitud arbitraria

Φ16

200

 

 

Longitud arbitraria

Φ19

200

23.0

13.0

Longitud arbitraria

Φ25

200

30.5

15.5

Longitud arbitraria

Φ32

200

37.0

22.5

Longitud arbitraria

Φ38

200

 

 

Longitud arbitraria

Nota: La tabla anterior es el parámetro básico del tubo trenzado estándar.tubo trenzado se puede fabricar de acuerdo con St y L, si hay requisitos especiales.

6. Aplicación del tubo trenzado

Como el tubo trenzado se ha desarrollado y mejorado rápidamente en los últimos años, es mucho más confiable y efectivo, y casi se puede usar en todos los intercambiadores de calor de carcasa y tubos. Desde 1984 se han utilizado más de 400 intercambiadores de calor de tubo trenzado, y se pueden utilizar en procesos de transferencia de calor gas-gas, líquido-líquido y líquido-gas, incluyendo química, petróleo, alimentos, fabricación de papel, energía eléctrica, metalurgia, minería e industria de calefacción urbana.

7. Ejemplo de aplicación del tubo trenzado

En 1997, la refinería de Lanzhou cambió los intercambiadores de calor tradicionales en la unidad de desparafinado de cetona benceno en los intercambiadores de calor de tubo plano trenzado, que fueron diseñados y fabricados por una empresa local. De acuerdo con los parámetros del proceso, el HETECH se utilizó para el cálculo de selección de tipo del intercambiador de calor de tubo plano trenzado.

tubos trenzados

Tubo trenzado, tubo trenzado Twist Flate, tubo trenzado de aleta marrón

Tabla: Parámetros relacionados con el proceso de desparafinado de benzol-cetona

Artículo Pase de metro Pase de concha

Medio Solvente Agua caliente

Caudal/kg·h-1 5000.0 20000.0Tubo trenzado

Presión de funcionamiento/MPa 0.18 0.23

Temperatura de entrada/oC 130.0 200.0

Temperatura de salida/oC 185.0 190.0

Densidad relativa420 0.83 1.0

Temperatura cuando la viscometría /oC 50 100 50 100

Viscosidad/mm2·s-1 13.4 5.6 0.556 0.296

Resistencia al ensuciamiento/W· (m2· K)-1 0.0002 0.0002

Selección y cálculo del intercambiador de calor de tubo plano trenzado:

Eligieron dos unidades de intercambiadores de calor de tubo plano trenzado (el No. es LCLF600-2.5-74.5-6/25-6 (ST = 250)) por cálculo en lugar de las dos unidades iniciales de intercambiadores de calor de placas deflectoras de arco (No. BES800-2.5-145-6/25-6 (B = 300)). La superficie de transferencia de calor de cada unidad casi salvó casi el doble del equipo original. Teniendo en cuenta la caída de presión del paso de la carcasa, y fue la primera vez que usamos este tipo de intercambiador de calor, elegimos el intercambiador de calor DN600mm. En los parámetros estructurales, todavía elegimos el tubo de transferencia de calor Φ 25 mm, cuyo paso del tubo es de 32 mm, la disposición es de giro cuadrado 45 °, para facilitar el flujo y la limpieza en el paso de la carcasa. Seleccionamos el cable óptimo de tubo plano trenzado en el experimento de transferencia de calor de un solo tubo: 200, 250 y 300 mm. Para el mismo tubo plano de torsión de plomo, el rendimiento de transferencia de calor y resistencia del tubo de Φ 25 mm es obviamente mejor que el tubo de Φ19 mm. El cable también tiene una relación directa con el coeficiente de transferencia de calor, si el cable es demasiado pequeño, la velocidad del flujo aumentó, aumentaron los contactos puntuales de la hélice, fortaleció la función del flujo de estela y mejoró el coeficiente de transferencia de calor, pero aumentó la resistencia; Si el plomo es demasiado grande, la velocidad casi no cambia, el efecto de transferencia de calor no es obvio. Por lo tanto, elegimos el cable para 250 mm.

Tabla: Resultados del cálculo del proceso

Carga térmica 248,2 kW

El coeficiente de transferencia de calor de la película en el paso del tubo 371.0/W· (m2· K)-1

El coeficiente de transferencia de calor de la película en el paso de la carcasa 2872.3/W· (m2· K)-1

El coeficiente total de transferencia de calor de la película (limpio) 328.6/W· (m2· K)-1

El coeficiente total de transferencia de calor de la película (depósito) 286.3/W· (m2· K)-1

Diferencia de temperatura media logarítmica 32,5/oC

Diferencia de temperatura media efectiva 29,0/oC

Factor de corrección de la diferencia de temperatura 0.895

La caída de presión total en el paso del tubo 17,7/kPa

La caída de presión total en el pase de la carcasa 0,6/kPa

Área de transferencia de calor (cálculo) 29,9/ m2

Área de transferencia de calor (diseño) 74,5/ m2

La afluencia de la superficie de transferencia de calor 149.5%

Tabla: Parámetros de estructura del intercambiador de calor

Diámetro de la carcasa 0,6 millones

Tipo Tubo plano de torsión

Número de tubos de transferencia de calor/

Número de pases de metro 158/6

Especificación Φ25×2.5mm

Largura 6m

Paso del tubo 32mm

Localizar tipo Cuadrados giratorios

Conducir 250mm

Número de pases de proyectil 1Tubo trenzado de acero al carbono

Tipo de placa deflectora de flujo Nada

Área de transferencia de calor 75m2

Diámetro de salida del paso del tubo 150mm

Diámetro de salida del lado de la carcasa 150mm

Diseño de la estructura:

Como intercambiador de calor de placa deflectora de arco tradicional, el intercambiador de calor de tubo plano trenzado está compuesto por el paquete, la carcasa, la caja de tubos, la cubierta de cabeza flotante y la cubierta exterior de la cabeza. La principal diferencia es que la estructura del tubo de transferencia de calor y el haz de tubos, otras partes, como la placa de tubo fijo, la placa de tubo flotante y el tubo de tiro es exactamente la misma.

Los dos extremos del tubo plano de torsión se mantienen rectos, lo que facilita el montaje del tubo de transferencia de calor y la conexión de la lámina de tubos. Cada sección transversal de tubos planos de torsión es ovalada, el eje largo y el eje corto están determinados por el paso del tubo.

Pueden apoyarse mutuamente apoyándose en los puntos de la espiral exterior; Cada tubo tiene cuatro puntos de contacto con sus cuatro tubos circundantes. El resto puede deducirse por analogía que se apoyan mutuamente y funcionan como autosuficientes. Y se requiere que la dirección del tubo de rotación en cada sección transversal sea consistente, para garantizar que el flujo en espiral de los medios en el pase de la carcasa.

Como hay seis pases de tubo, no hay tubo en el pase de la cáscara en el lugar del deflector. Al carecer de un soporte lateral, perderá el equilibrio y puede producirse un flujo de fugas y un cortocircuito. Por lo tanto, el deflector fue diseñado.

Como el haz de tubos tiene 6 metros de largo y la deflexión es grande, sin la placa deflectora, la vibración y el colapso del tubo pueden ocurrir durante la operación y afectar la vida útil del equipo. Así que diseñaron 8 grupos de haces de flejes de correa de acero fuera de los haces de tubos, puede evitar que los haces de tubos se suelten y fortalecer su integridad. Cada cinturón de acero agregó un deflector de anillo, su diámetro exterior es de 4 ~ 5 mm, menos que el diámetro interno de la carcasa. Y se abrieron cuatro canales deslizantes que se abrieron de arriba a abajo del deflector, por lo que está incrustado dos juegos de amortiguador deslizante en dirección vertical a lo largo del haz de tubos. Esto puede evitar fugas de derivación y facilitar el haz de tubos en la carcasa.

Hay un cilindro de tiro en la entrada y salida del haz de tubos. En primer lugar, puede reducir el área de estancamiento del fluido causada por la brecha entre el tubo y la lámina del tubo, y aumentar la longitud efectiva de transferencia de calor del tubo; En segundo lugar, puede desempeñar un papel de apoyo para el haz tubular. Finalmente, puede reducir la erosión del fluido en el tubo de transferencia de calor.

Dado que el tamaño de la sección cilíndrica del tubo plano de torsión es más grande que el tubo desnudo, después del ensamblaje del paquete, los tubos se acercan más a la entrada y salida, lo que reducirá la superficie de circulación y aumentará la caída de presión. Para resolver este problema, los tratamientos son los siguientes:

Una fila de tubos permanece recta durante 500 mm desde el extremo cerca de la entrada y salida, la longitud de la sección en espiral, el ion es ligeramente, , , y reducido, lo que tiene poco efecto en el rendimiento de la transferencia de calor, pero aumenta la distancia desde aquí hasta la sección y la superficie de flujo del tubo dentro del tanque y reduce la caída de presión. La apertura de muchos orificios pequeños en el cilindro de tiro también puede reducir la caída de presión en la entrada y salida.

Este diseño utiliza el método de soldadura y expansión de resistencia, no solo garantiza la resistencia de conexión del tubo y la placa del tubo, sino que también garantiza el rendimiento de sellado, evita la corrosión en grietas.

A finales de 1998, los dos dispositivos se usaron que han funcionado bien hasta ahora, y fueron elogiados por los usuarios. Posteriormente, el dispositivo de presión normal requiere muchos intercambiadores de calor en la refinería de Lanzhou, el medio de procesamiento incluye: petróleo crudo, aceite normal de cuatro líneas, corte cuatro, corte cinco, corte seis aceite y lodo, etc. que son de alta viscosidad, y completado el diseño del proceso y los cálculos de selección, su diámetro se reduce de 1 a 2 niveles en comparación con los intercambiadores de calor tradicionales, lo que puede ahorrar alrededor del 30% de la inversión.

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