Os tubos de trocador de calor retos e de curvatura em U influenciam a forma como um trocador acomode a expansão térmica, como suas superfícies podem ser limpas e como os tubos danificados são inspecionados ou substituídos.
Os tubos retos fornecem acesso direto através do furo e podem ser usados em várias configurações de trocador.Tubos de curvatura em U fornecem um caminho de retorno contínuo e permitem que o feixe de tubos acomode a expansão térmica diferencial dentro de um projeto convencional de tubo em U.
A escolha adequada depende da configuração completa do trocador, das condições de funcionamento e da estratégia de manutenção.Especificações do material, definindo requisitos e critérios de inspecção.
Um tubo reto descreve a forma de um componente. Não identifica como o feixe de tubo é suportado ou como o movimento térmico é acomodado.
Os tubos retos podem ser instalados tanto em trocadores de tubos de folha fixa como em trocadores de cabeça flutuante.com duas extremidades terminando na mesma folha de tubo.
A ASHRAE descreve arranjos de tubos retos com feixes fixos ou removíveis, bem como feixes de tubos em U removíveis.Esta distinção é essencial ao comparar o acesso de manutenção e o comportamento de expansão térmica.
| Consideração do projeto | Tubos retos: folhas fixas de tubos | Tubos retos: cabeça flutuante | Tubos de curvatura em U: feixe convencional de tubos em U |
|---|---|---|---|
| Disposição dos tubos | Tubos retos entre folhas fixas de tubos | Tubos retos com uma extremidade capaz de se mover através do arranjo de cabeça flutuante | Duas pernas ligadas por uma curva de retorno |
| Expansão térmica diferencial | Deve ser avaliada; pode ser necessária uma disposição de expansão | Acomodação por arranjo de cabeça flutuante | Acomodação através do arranjo do tubo em U |
| Limpeza do lado do tubo | Acesso direto ao furo quando as cabeças estiverem acessíveis | Acesso direto ao furo quando as cabeças estiverem acessíveis | Limita o acesso por ferramentas rígidas |
| Limpeza mecânica do lado da concha | Geralmente limitado pelo pacote fixo | A remoção do pacote dá acesso | A remoção do pacote geralmente fornece acesso |
| Substituição de tubos individuais | Frequentemente prático, sujeito a conceção e acesso conjuntos | Frequentemente prático após desmontagem adequada | Pode ser difícil, especialmente para as fileiras internas |
| Empreendimentos | Comprimento reto, condição final e ajuste da folha do tubo | Dimensões do tubo e compatibilidade com o conjunto removível | Geometria da curvatura, parede finalizada, identificação e manuseio das fileiras |
A literatura de selecção do fabricante confirma estas distinções práticas,incluindo a limpeza restrita do lado da concha para os projetos de tubos de folha fixa e limitações para a substituição de tubos individuais em feixes de tubos em U.
A casca e os tubos podem funcionar a temperaturas diferentes e também podem ter diferentes coeficientes de expansão térmica.
Em um trocador de tubos de folhas fixas, a restrição deste movimento pode gerar cargas nos tubos, concha, folhas de tubos e juntas.
Um arranjo convencional de tubo em U permite que a extremidade dobrada se mova à medida que os tubos se expandem e contraem.e entre tubos individuais, como característica da sua construção em tubo U.
Esta flexibilidade é particularmente útil quando o movimento térmico é uma preocupação de projeto significativa.
A forma do tubo por si só não estabelece uma pressão nominal.
O projecto de pressão depende do material, temperatura, dimensões, parede mínima disponível, condições de fabrico e regras de construção aplicáveis.A avaliação deve ter em conta a geometria da curvatura finalizada e qualquer afinamento da parede introduzido durante a formação.
A pressão externa também é importante: um tubo pode sofrer uma pressão superior no exterior do que no interior durante a operação, desligamento ou teste.
Tanto os tubos retos como os tubos de curvatura em U requerem um suporte adequado contra as vibrações induzidas pelo fluxo.
Para os feixes de tubos em U, a região de curvatura merece uma atenção especial, porque a sua geometria e disposição de suporte diferem das das pernas retas.As normas TEMA incluem disposições relativas aos suportes na área de curva U, reforçando a necessidade de tratar esta região como uma consideração de projecto específica.
Os requisitos de manutenção devem ser estabelecidos antes da escolha da configuração do tubo.
Os tubos retos fornecem um caminho direto para equipamentos de limpeza adequados quando o canal ou a disposição da cabeça permite o acesso.
Uma ferramenta de limpeza rígida não pode seguir uma curva em U. No entanto, os tubos em U não se limitam universalmente à limpeza química.Lanças flexíveis adequadas e ferramentas especializadas de jato de água podem limpar certas geometrias de tubos UA StoneAge, por exemplo, oferece ferramentas destinadas a feixes de tubos em U e passagens de pequeno diâmetro com curvas.
A cobertura de limpeza alcançável depende de:
Diâmetro interno do tubo.
Raio de curvatura mínimo.
Dimensões da ferramenta e da mangueira.
Tipo e gravidade do depósito.
Acesso através do canal.
Compatibilidade do processo de limpeza com o material do tubo.
Especificar o método de limpeza previsto e confirmar que pode atingir as superfícies exigidas.
O acesso do lado da concha depende principalmente da capacidade de remoção do feixe, do layout do tubo e do espaço disponível entre os tubos.
Um feixe de tubo em U removível pode fornecer acesso às superfícies externas do tubo. Um feixe de cabeça flutuante de tubo reto também pode fornecer esse acesso.
Para ambas as configurações, o espaçamento do tubo e os componentes de suporte podem restringir as ferramentas de limpeza.
O acesso de inspecção através de uma curva em U depende da sonda e da geometria real do tubo.
São disponíveis sondas flexíveis de corrente de turbilhão para examinar tubos de curvatura em U adequados, incluindo aço inoxidável austenítico.mas a passagem da sonda e o desempenho do exame devem ser confirmados para o furo e raio selecionados.
Um plano de inspecção útil identifica as regiões inacessíveis e os métodos utilizados para a sua avaliação.
Os tubos retos geralmente oferecem uma rota de substituição mais direta, sujeita à construção conjunta e ao espaço de retirada adequado.
No conjunto de tubos U, os tubos vizinhos podem obstruir a remoção de um tubo individual, particularmente nas fileiras internas.se uma estratégia de enchimento de engenharia é aceitável, e quando for necessária a substituição do pacote.
Nem a geometria reta nem a geometria de curva em U garantem um melhor desempenho térmico.
A comparação deve utilizar a carga exigida, as propriedades do fluido, os caudais, os pressupostos de impureza e as quedas de pressão admissíveis.A distribuição do fluxo do lado da concha e a disposição do passe influenciam o resultado.
Um tubo convencional em U fornece um caminho de fluxo para fora e para trás.
Para projetos de tubos U, a avaliação hidráulica deve incluir a perda de curvatura de retorno e o comprimento real do caminho de fluxo.
Para comparações de contratos públicos, exigir que ambos os projetos propostos cumpram os mesmos casos operacionais e critérios de desempenho.O mesmo diâmetro externo do tubo ou a mesma área nominal da superfície não estabelecem o mesmo desempenho do trocador.
Uma solicitação como um tubo U de 19,05 mm, de 6 m de comprimento, deixa várias dimensões indefinidas.
O desenho deve distinguir o comprimento da perna reta, o envelope global e o comprimento do tubo desenvolvido.
| Dimensão | Definição |
|---|---|
| Diâmetro exterior, D | Diâmetro externo do tubo |
| Espessura da parede, t | Parede especificada com base nominal, mínima ou média |
| Radius de curvatura da linha do centro, R | Raio medido até à linha do centro do tubo |
| Comprimentos das pernas retas, L1 e L2 | Comprimentos das respectivas extremidades de corte até aos pontos tangentes da curva |
| Espaçamento do centro das pernas | Distância entre as linhas centrais das patas paralelas |
| Envelope global | Dimensões externas máximas do componente acabado |
| Comprimento desenvolvido | Comprimento medido ao longo da linha do centro do tubo |
Para uma curva semicircular planar ideal de 180° com patas paralelas:
Espaçamento do centro das pernas = 2R
Comprimento desenvolvido geométrico = L1 + L2 + πR
O raio de curvatura interior é menor do que o raio da linha central em metade do diâmetro exterior do tubo.
Assuma:
Diâmetro exterior do tubo:190,05 mm.
Radius de curvatura da linha central:75 mm.
comprimento da perna reta de cada extremidade cortada até ao seu ponto tangente:6,000 mm.
Pernas iguais com as pontas cortadas no mesmo plano.
| Dimensão calculada | Resultado |
|---|---|
| Espaçamento do centro das pernas | 1500,00 mm |
| Largura exterior através da curva | 1690,05 mm |
| Comprimento do arco da linha central semicircular | 235.62 mm |
| Comprimento desenvolvido geométrico | 12,235.62 mm |
| Envelope axial global, desde o plano de corte até à coroa de curvatura exterior | Aproximadamente 6,084.53 mm |
Um tubo com duas patas retas de 6 m tem, portanto, um comprimento geométrico desenvolvido de aproximadamente12.236 m.
O fabricante deve estabelecer o comprimento de vazio inicial real, incluindo as franquias de corte e de processo.O cálculo acima descreve a geometria ideal e não é uma instrução de corte ou tolerância de formação.
Para um feixe que contenha vários raios, fornecer um esquema de curvatura que mostre cada linha, raio, comprimento da perna e quantidade.
As especificações comuns dos tubos de trocador de calor de aço inoxidável incluem:
| Especificações | Domínio do produto relevante |
|---|---|
| ASTM A213/A213M | Tubos para caldeiras, superaquecedores e trocadores de calor sem costura, incluindo os de aço inoxidável especificado |
| ASTM A249/A249M | Tubos austeníticos soldados e fortemente trabalhados a frio para caldeiras, superqueimadores, trocadores de calor e condensadores |
| ASTM A688/A688M | Tubos de aquecimento de água de alimentação de aço inoxidável austenítico, sem costura e soldados, incluindo os tubos em U, quando especificados |
O A213 inclui o fornecimento de parede mínima e, quando encomendado, de parede média.Essas especificações devem ser selecionadas de acordo com o produto e o serviço, em vez de serem tratadas como rótulos intercambiáveis.
Indicar separadamente o código de construção aplicável. A secção VIII da norma ASME BPVC aborda o projecto, fabrico, inspecção e ensaio de recipientes sob pressão no seu âmbito de aplicação.Os requisitos TEMA e API 660 podem igualmente ser aplicáveis quando especificados para o trocador e a indústria em causa..
A ordem de compra deve identificar as edições aplicáveis e estabelecer como serão resolvidas as exigências conflitantes.
O tratamento térmico pós-dobragem depende da qualidade do material, da quantidade de trabalho a frio, das condições de serviço e dos requisitos aplicáveis.
O facto de o tubo de arranque ter sido fornecido aquecido não estabelece a condição exigida após a dobragem, assim como o termo "U-bend" não estabelece um ciclo de tratamento térmico obrigatório.
Os fabricantes oferecem diferentes tratamentos de acordo com a especificação e o grau.O TPS distingue igualmente as opções de tratamento por material.
Se for necessário um tratamento, definir:
Condição final do material exigido.
A curva e as regiões adjacentes das pernas a tratar.
Procedimento aprovado de aquecimento e arrefecimento.
Protecção da superfície e subsequente limpeza.
Registros de temperatura e ensaios de verificação exigidos.
Termos como anilhado após dobragem devem ser apoiados por um procedimento identificável.
A inspecção do tubo reto de partida e a aceitação do tubo U acabado servem a fins diferentes.
Os registos dos materiais de partida estabelecem a identidade e a conformidade dos tubos fornecidos.
| Ponto de inspecção | Foco de tubo reto | Foco adicional de curva U |
|---|---|---|
| Identificação do material | Grau, número de calor e rastreabilidade do certificado | Manutenção da rastreabilidade através da formação e da atribuição de linhas |
| Dimensões | OD, parede, retidão e comprimento acabado | Radius, espaçamento entre as pernas, comprimentos das pernas, paralelismo e alinhamento do plano de curva |
| Espessura da parede | Conformidade com a base da parede ordenada | Parede mínima na curva formada |
| Forma da secção transversal | Requisitos de redondeza aplicáveis | Ovalismo de dobra ou aplanamento |
| Condição da superfície | Riscos, abolhamentos, estado final e limpeza | Rugas, marcas de formação e condições da superfície relacionadas com o tratamento térmico |
| Exame não destrutivo | Método exigido, âmbito e critérios de aceitação | Adequação à geometria da curva e a quaisquer regiões inacessíveis |
| Ensaios de pressão ou de vazamento | Requisitos aplicáveis ao produto e à encomenda | Fase de ensaio necessária após a formação e tratamento |
| Documentação | Registo dos materiais e dos ensaios | Plano de curvatura, registos de dimensões e registos de tratamento |
O plano de inspecção deve definir a amostragem, os locais de medição e os limites de aceitação.porque diferentes documentos podem utilizar definições diferentes.
Os fabricantes identificam inspeção dimensional, verificações de curvatura, testes de vazamento, exame de penetração e verificações de passagem entre os controles de tubo em U disponíveis.A combinação necessária deve ser estabelecida na ordem.
Um teste de passagem verifica que um diâmetro especificado pode viajar através do tubo.O ensaio de penetração aborda as indicações de ruptura da superfície e não substitui um exame volumétrico exigido..
Se for necessário um ensaio de pressão ou de vazamento após dobra, identificar explicitamente o procedimento, os critérios de aceitação e os requisitos de comunicação.
Uma RFQ tecnicamente completa deverá permitir aos fornecedores fixar o preço do mesmo componente acabado.
| Artigo da RFQ | Informações a fornecer |
|---|---|
| Área de aplicação da oferta | Tubos retos, tubos U acabados, tubos de substituição ou um conjunto montado |
| Materiais | Grau, especificação do produto, edição e condição exigida |
| Dimensões dos tubos | OD, espessura da parede, base da parede e tolerâncias |
| comprimento do tubo reto | Duração final e eventual limite de fabrico acordado |
| Geometria da curvatura em U | Desenho aprovado, raio da linha do centro, comprimentos das patas, espaçamento e tolerâncias |
| Quantidade | Quantidade de peças acabadas e desagregação por fila de curvas |
| Formar a aceitação | Requisitos mínimos de parede de curvatura finalizada, limites de ovalidade ou de aplanamento, superfície |
| Tratamento térmico | Procedimento exigido, região tratada e registos |
| Finalidades dos tubos | Requisitos relativos à preparação final, descascagem, limpeza e articulações |
| Inspecção | Métodos, cobertura, amostragem, critérios de aceitação e pontos de testemunha |
| Documentação | Certificados, rastreabilidade, relatórios de dimensões e registos de ensaio |
| Embalagem | Requisitos relativos ao arranjo do suporte, à identificação, à protecção das extremidades e ao descarregamento |
Um tubo U acabado tem duas patas e duas extremidades abertas.
Por exemplo, uma encomenda de 200 tubos U acabados representa 400 extremidades de tubo.extremidades e metros totais desenvolvidos.
A embalagem de tubo em U deve apoiar as patas retas e proteger as curvas contra distorções e danos por contacto.
A triagem de tubos por raio ou linha ajuda a receber a inspeção e montagem.
Proteja as extremidades dos tubos e mantenha a limpeza interna especificada durante o transporte e armazenamento.
Uma cotação de tubos de U acabados pode incluir a formação, inspecção adicional, tratamento térmico, triagem e embalagem especializada.
No nível do trocador, um projeto convencional de tubo em U pode simplificar a construção traseira, enquanto um arranjo de tubo reto pode oferecer vantagens de manutenção.
Comparar a fabricação, a instalação, o acesso à inspeção, a limpeza, as opções de reparação e o tempo de inatividade esperado com o preço de compra inicial.
A selecção depende da expansão térmica diferencial, da capacidade do material, da pressão, do ciclo e dos requisitos de manutenção.
Alguns podem ser limpos usando equipamentos flexíveis adequados ou ferramentas de jato de água especializadas.juntamente com a capacidade de retirar os depósitos esperados.
Não existe um raio mínimo único para cada material, diâmetro, espessura da parede e processo de formação.O raio especificado deve satisfazer os requisitos do projecto e a capacidade demonstrada pelo fabricante, respeitando simultaneamente os limites de parede e de forma acabados..
Sim, se os tubos de partida forem especificados para a operação de moldagem prevista.rastreabilidade e responsabilidade pelo tratamento e inspecção após a dobra antes da compra.
A substituição depende da sua localização, dos tubos vizinhos, dos suportes e da construção das juntas.Portanto, a estratégia de manutenção deve ser estabelecida durante a seleção do trocador.
Escolha a disposição do trocador em torno do movimento térmico, contaminação, acesso de inspeção e requisitos de reparação.Condição material e critérios de aceitação necessários para apoiar essa escolha.
Para a aquisição de curvas em U, um desenho aprovado e um cronograma de curvas fila por fila são especialmente valiosos.tornam os tubos acabados mais fáceis de verificar e instalar.
