¿Qué es el tubo de intercambio de calor?

¿Qué es un tubo intercambiador de calor?

El tubo intercambiador de calor es uno de los componentes del intercambiador de calor. Es un tubo de acero insertado en el cilindro para permitir el intercambio de calor entre dos medios. Tiene alta conductividad térmica y buenas propiedades isotérmicas. Es un dispositivo que puede transferir rápidamente energía térmica de un punto a otro casi sin pérdida de calor. Por lo tanto, se le llama superconductor de transferencia de calor y su conductividad térmica es miles de veces mayor que la del cobre.

Forma del tubo de intercambio de calor

Además de los tubos lisos, también se pueden utilizar varios tubos mejorados de transferencia de calor para el intercambiador de calor, como tubos con aletas, tubos roscados, tubos ranurados en espiral, etc. El diámetro interior del tubo, las aletas del tubo con aletas deben estar en el lado con bajo coeficiente de transferencia de calor.

Tamaño del tubo del intercambiador de calor

El tamaño comúnmente utilizado del tubo de intercambio de calor (diámetro exterior x espesor de pared) es principalmente Φ 19 mm x 2 mm. , Φ tubos de acero sin costura de Φ 25 mm x 2,5 mm y Φ 38 mm x 2,5 mm y tubos de acero inoxidable de Φ 25 mm x 2 mm y Φ 38 mm x 2,5 mm. Las longitudes de tubería estándar incluyen 1,5, 2,0, 3,0, 4,5, 6,0, 9,0 m, etc. El uso de diámetros de tubo pequeños puede aumentar el área de transferencia de calor por unidad de volumen, hacer que la estructura sea más compacta, reducir el consumo de metal y mejorar el coeficiente de transferencia de calor.

Se estima que los tubos de intercambio de calor de los intercambiadores de calor con el mismo diámetro pueden cambiar de Φ 25 mm a Φ 19 mm, lo que aumenta el área de transferencia de calor en aproximadamente un 40 % y ahorra más del 20 % de metal.

Sin embargo, la resistencia a los fluidos en diámetros pequeños es alta, lo que dificulta la limpieza y provoca depósitos y obstrucciones. Generalmente, los tubos de gran diámetro se utilizan para líquidos viscosos o sucios y los tubos de pequeño diámetro se utilizan para líquidos más limpios.

Material del tubo del intercambiador de calor

Los materiales comunes incluyen acero al carbono, acero de baja aleación, acero inoxidable, cobre, aleaciones de cobre-níquel, aleaciones de aluminio, titanio, etc. Además, existen algunos materiales no metálicos como el grafito, la cerámica, el politetrafluoroetileno, etc. Se puede diseñar de acuerdo con la presión de trabajo, la temperatura y la corrosividad del medio.

Distancia entre centros del tubo del intercambiador de calor

Fig.1 Disposición de los tubos de intercambio de calor.
Como se muestra en la Figura 1, las formas de disposición de los tubos de intercambio de calor en la placa de tubos incluyen principalmente triángulos equiláteros, cuadrados y triángulos de esquina equiláteros y cuadrados de esquina. La disposición del triángulo equilátero puede colocar la mayor cantidad de tuberías en la misma área de la tubería, por lo que es la más utilizada, pero el exterior de la tubería no es fácil de limpiar. Para facilitar la limpieza exterior se pueden utilizar haces de tubos cuadrados o de esquina.

La distancia central de los tubos de intercambio de calor debe garantizar que el puente de tubos (distancia entre dos tubos adyacentes) sea suficientemente estable y ancho cuando el tubo está conectado a la placa de tubos. Si es necesario limpiar el espacio de la tubería, se debe mantener libre un canal de limpieza.

La distancia entre centros de los tubos del intercambiador de calor no debe ser inferior a 1,25 veces el diámetro exterior de los tubos del intercambiador de calor. La distancia central entre los tubos de intercambio de calor más utilizados se muestra en la siguiente tabla.

Distancia central de los tubos intercambiadores de calor comunes (unidad: mm)

Cómo reparar el tubo de intercambio de calor en el recipiente a presión.

Punto de fuga en el tubo del intercambiador de calor.

Las fugas de los tubos de intercambio de calor en recipientes a presión generalmente pueden ocurrir en dos lugares: primero, en la conexión del tubo y segundo, en el propio tubo.

Fuga en la conexión del tubo del intercambiador de calor

Hay tres métodos principales de conexión entre tubería y tubería: abocardado, soldadura, soldadura y abocardado.

Debido a las fluctuaciones de temperatura y presión y a las diferencias desiguales de temperatura, el tubo de expansión se deforma, el tubo se saca de la placa tubular y se afloja y tiene fugas. Para eliminar la fuga, se puede realizar una expansión adicional. Si esto no es posible, se puede volver a hacer. La expansión adicional no debe ocurrir más de tres veces, de lo contrario el material en la abertura del espejo del tubo se endurecerá con el frío y se filtrará.

Si la tolerancia de expansión no es válida, se debe reemplazar la tubería o aplicar el método de soldadura.

Cabe señalar que la fila de tuberías circundante debe ampliarse nuevamente después de soldar, porque después de soldar, debido a la expansión térmica y la contracción en frío de la placa de tubería, las juntas de expansión de otras tuberías en el área circundante tendrán fugas. En caso de fugas de soldadura entre el tubo y el espejo, se puede realizar un rectificado y una soldadura de reparación.

Fuga del propio tubo del intercambiador de calor.

Debido a la corrosión, abrasión, erosión, corrosión por incrustaciones y otras razones, a menudo se producen fugas en los tubos del intercambiador de calor debido a grietas y perforaciones.

Generalmente, una fuga de la propia tubería no se puede reparar. Si el número de tuberías con fugas es pequeño, ambos extremos de la abertura de la tubería se pueden cerrar con tapones metálicos cónicos. Cuando la presión en el lado de la tubería es alta, la soldadura después de la nivelación es más confiable.

La longitud del tapón de metal es generalmente igual al doble del diámetro interior del tubo, el diámetro del extremo pequeño debe ser el 85% del diámetro interior y la conicidad debe ser de 1:10.

La dureza del material del tapón debe ser menor o igual a la del tubo. Cuando se utilizan tapones para tuberías para eliminar fugas, la cantidad de tapones para tuberías no debe exceder el 10%.

Si un extremo del tubo del intercambiador de calor de acero inoxidable está dañado, también se puede utilizar el método de reparación tirando del tubo porque el alargamiento del tubo de acero inoxidable es del 40-45%. Si el alargamiento total al tirar del tubo no supera el 12%, el tubo se puede tirar varias veces.