Trocadores de calor verticais de placas tubularessão um produto básico em muitas indústrias. Eles são simples, confiáveis e amplamente disponíveis. Mas eles não são uma solução universal e já os vimos especificados para aplicações erradas mais vezes do que gostaríamos de admitir.
Instalamos unidades verticais em fábricas de produtos químicos, centrais elétricas e instalações de processamento de alimentos. Também substituímos alguns que foram mal projetados ou mal aplicados. Aqui está o que realmente aprendemos.
O que diferencia um design de folha tubular vertical
Em um trocador de calor de placa tubular vertical, o feixe de tubos é orientado verticalmente. A folha do tubo fica na parte superior ou inferior-ou às vezes em ambas as extremidades-com tubos passando verticalmente pela carcaça.
As principais diferenças em relação aos designs horizontais:
- Drenagem de condensado – a gravidade trabalha a seu favor, não contra você. O condensado nos serviços de condensação drena para baixo e não se acumula nas superfícies dos tubos.
- Circulação natural – os efeitos de sifão térmico auxiliam no fluxo, reduzindo os requisitos da bomba em alguns casos.
- Remoção de sedimentos – sólidos e depósitos tendem a depositar-se no fundo, onde podem ser recolhidos ou soprados.
A compensação-:
- Espaço livre de altura – você precisa de espaço vertical, às vezes muito espaço
- Suporte de tubo – tubos verticais mais longos requerem suportes intermediários para evitar flacidez e vibração
- Acesso para manutenção – trabalhar em um feixe vertical pode ser mais complicado do que em um horizontal ao nível do solo
As duas configurações comuns
Trabalhamos com dois designs verticais principais:
Placa de tubo-montada na parte superior (fluxo descendente):
- O fluido entra pela parte superior e desce pelos tubos
- O condensado drena naturalmente
- Melhor para: tarefas de condensação, onde o líquido precisa sair rapidamente
- Pior para: serviços com gases não{0}}condensáveis (eles se acumulam na parte inferior)
Folha de tubo-montada na parte inferior (fluxo ascendente):
O fluido entra pela parte inferior e flui para cima através dos tubos
Melhor para fervura ou evaporação (o vapor escapa pelo topo)
Melhor para: refervedores, evaporadores
Pior para: serviços com sólidos suspensos (eles assentam no fundo e obstruem a entrada)
Nós usamos ambos. A escolha depende inteiramente da fase do seu fluido e para onde você deseja que o vapor ou líquido vá.
Onde os designs verticais realmente se destacam
Com base em nossa experiência de campo:
Serviços de condensação
O condensado drena livremente, reduzindo a espessura do filme líquido nos tubos
Os coeficientes de transferência de calor são normalmente 15–25% maiores que os horizontais no mesmo serviço
Vimos condensadores verticais superarem os horizontais em aplicações de condensação de vapor e hidrocarbonetos
Serviços de incrustação (com sólidos razoáveis)
A gravidade ajuda os depósitos a deslizarem para fora dos tubos ou depositarem-se no fundo
Portas de purga-ou drenagem inferiores permitem a remoção periódica de sólidos acumulados
Os intervalos de limpeza são normalmente 20–40% mais longos do que as unidades horizontais no mesmo serviço
Pisos-com espaço limitado
Se o espaço físico for limitado, as unidades verticais podem caber em áreas onde as unidades horizontais não cabem
Instalamos trocadores verticais em salas mecânicas onde nenhuma unidade horizontal poderia entrar
Onde os designs verticais apresentam desempenho inferior
1. Serviços com alto conteúdo-de gás não condensável
Os-não condensáveis tendem a se acumular na parte superior de um condensador de fluxo descendente, cobrindo os tubos e reduzindo a transferência de calor
No serviço de fluxo ascendente, eles podem acumular-se no topo e causar ligação de vapor
Você precisa de aberturas de ventilação dedicadas nos pontos altos, o que significa mais complexidade
2. Serviços de gás-de alta velocidade
Os tubos verticais podem vibrar mais do que os horizontais devido aos efeitos-de fluxo cruzado
Tivemos que adicionar suportes de tubo extras para evitar danos por vibração
As placas de suporte também reduzem a área efetiva de transferência de calor
3. Serviços que exigem inspeção interna frequente
O acesso a um feixe vertical é mais difícil sem equipamento de elevação especializado
Vimos equipes de manutenção atrasarem as inspeções porque é um incômodo acessar a folha superior do tubo
Nossas diretrizes práticas para manutenção:
Garanta espaço livre para remoção do feixe (pelo menos 1,5x o comprimento do tubo)
Forneça pontos de elevação permanentes ou uma talha dedicada
Instale passagens de inspeção ou portas de inspeção na parte superior e inferior-economizar na porta inferior é um erro comum que vimos
A única coisa que sempre verificamos: espaçamento entre suportes de tubos
Os tubos verticais tendem a entortar sob o próprio peso se o comprimento sem suporte for muito longo. Isso é especialmente verdadeiro para tubos-de paredes finas e materiais-de alta liga.
Nossas especificações para suporte de tubo vertical:
Comprimento máximo sem suporte: 1,5–2,0 m para a maioria dos materiais
Use placas de suporte intermediárias (defletores) com espaçamento de 1,0–1,5 m para tubos mais longos
Verifique a tensão de flambagem do tubo sob a cabeça hidrostática
Lista de verificação de seleção para trocadores verticais de placas de tubos
Antes de especificar vertical:
- Tipo de serviço – condensação ou ebulição? Vertical é excelente em condensação. Para aquecimento/resfriamento sensato, a horizontal pode ser igualmente eficaz.
- Não-condensáveis – eles estão presentes? Se sim, considere horizontal ou adicione disposições de ventilação.
- Espaço versus altura – você tem espaço vertical para remoção do tubo?
- Suporte de tubo – verifique o comprimento não suportado em relação às recomendações do fabricante.
- Drenagem – a condensação ou sedimentos se acumularão onde você pode removê-los?
- Acesso para manutenção – você tem guindaste ou talha? A cabeça superior é acessível?
- Material – ligas altas podem ser mais propensas à flambagem. Verificar.
- Capacidade CIP – o fluido de limpeza pode alcançar todas as superfícies? Em unidades verticais, isso geralmente é mais fácil do que horizontal.