L'échangeur de chaleur est un équipement largement utilisé dans des domaines tels que la chimie, le pétrole et l'énergie. Un échangeur de chaleur est un dispositif d'échange de chaleur utilisé pour des fluides présentant des différences de température. Il existe au moins deux types de fluides dans l'échangeur de chaleur, les températures plus élevées libérant de la chaleur et l'inverse absorbant la chaleur. Par conséquent, le modèle de tube de plaque tubulaire est particulièrement important, car la disposition des faisceaux de tubes affecte directement les performances et l’efficacité des échangeurs de chaleur. Ce qui suit est une introduction détaillée au modèle de tube de la plaque tubulaire :

1.Triangle 30°

Le triangle est un arrangement courant de faisceaux de tubes. La ligne médiane de chaque tuyau forme un triangle équilatéral avec la ligne médiane de deux tuyaux adjacents, avec un côté du triangle perpendiculaire à la direction d'écoulement. Cette disposition présente les avantages suivants :

Grande zone de transfert de chaleur : Par rapport à un motif carré, l'espacement entre les tubes d'échange thermique dans une disposition triangulaire régulière est égal, de sorte qu'un grand nombre de tubes peuvent être disposés sur la même zone de plaque tubulaire, ce qui entraîne un coefficient de transfert thermique plus élevé et un taux de transfert thermique amélioré.

Faible résistance aux fluides : En raison du petit espace entre les tuyaux, la résistance à l'écoulement du fluide entre les faisceaux de tuyaux diminue, ce qui est bénéfique pour l'écoulement du fluide.

Structure simple : La disposition du triangle équilatéral est simple, ce qui permet d'économiser environ 15 % de la surface de la plaque tubulaire et est pratique pour marquer et percer les plaques tubulaires de l'échangeur de chaleur à colonne, ce qui facilite la fabrication et l'installation.

Cependant, cet agencement rend difficile le nettoyage des tubes d'échange thermique, ce qui le rend adapté aux conditions dans lesquelles il n'y a pas d'encrassement ou où des méthodes chimiques peuvent être utilisées pour nettoyer l'encrassement, tout en permettant une chute de pression élevée. Il convient de noter que lorsqu’un nettoyage mécanique est nécessaire du côté de la coque, une disposition triangulaire ne doit pas être utilisée.

2. Triangle tourné à 60 °

Les triangles pivotés sont un arrangement amélioré de triangles réguliers. L'axe central de chaque tuyau forme un triangle avec l'axe central de deux tuyaux adjacents, un côté du triangle étant parallèle à la direction d'écoulement. Cette disposition présente les avantages suivants :

Efficacité élevée du transfert de chaleur : En raison du sens opposé de l'entrée et de la sortie du tuyau, le temps d'écoulement du fluide à l'intérieur du tuyau est prolongé, améliorant ainsi l'efficacité du transfert de chaleur.

Répartition uniforme du fluide chaud : En raison du sens opposé de l'entrée et de la sortie du tuyau, le fluide chaud peut être entièrement mélangé à l'intérieur du tuyau, rendant la distribution du fluide chaud plus uniforme.

Ses caractéristiques se situent entre la disposition des triangles et des carrés équilatéraux. En raison du film de condensat progressivement épaissi formé sur la surface extérieure du tube d'échange thermique inférieur, le transfert de chaleur est affaibli. Il ne convient donc pas aux condenseurs horizontaux, mais est facile à nettoyer mécaniquement. Il est couramment utilisé dans les échangeurs de chaleur à tête flottante où le fluide côté coque est sujet à l'encrassement. Le canal inter-tubes doit être continu sur tout le faisceau de tubes et garantir un canal de nettoyage de 6 mm. En même temps, dans les échangeurs de chaleur à flux longitudinal à tiges, cet agencement est souvent utilisé pour faciliter l'évacuation des tiges de déflecteur.

3. Carré 90°

Le carré à 90° est la disposition des tuyaux en forme carrée sur la plaque tubulaire, formant un arrangement parallèle avec les coordonnées des tuyaux. L'avantage de cette disposition est qu'il est clair et facile de localiser et d'entretenir les canalisations, ce qui la rend plus adaptée aux équipements nécessitant un nettoyage et un entretien fréquents. De plus, en raison de la grande distance entre les canalisations, la perte de pression sera également réduite en conséquence et la stabilité et la durabilité de l'équipement seront plus élevées. Cependant, par rapport à la disposition triangulaire, la densité et l'efficacité du transfert de chaleur du réseau de canalisations formé par la disposition carrée sont relativement faibles.

4. Carré tourné à 45 °

Le carré tourné à 45° est un agencement de tubes d'échange thermique relativement moins couramment utilisé. Sa particularité est de disposer les tuyaux selon une grille en diamant, de manière à ce que les milieux froids et chauds apparaissent alternativement aux quatre coins du diamant. L'avantage de cette disposition est que la disposition du pipeline est compacte, occupant une zone extrêmement petite de la plaque de tuyauterie, ce qui la rend adaptée aux équipements dotés de zones de dispositif plus petites. De plus, la disposition en diamant contribue également à améliorer l'efficacité du transfert de chaleur de l'équipement et peut réduire efficacement la différence de température du milieu. L'inconvénient est que pour les équipements utilisant cette méthode, l'entretien et le nettoyage sont relativement difficiles, ce qui peut facilement entraîner le blocage et l'endommagement des canalisations.

Il convient de noter que (1) la disposition des triangles équilatéraux et des carrés angulaires est appelée disposition décalée dans le transfert de chaleur, qui peut former des turbulences lorsque le milieu s'écoule et est bénéfique pour le transfert de chaleur ; La disposition des triangles et des carrés dans le transfert de chaleur est appelée ligne droite, et une partie du flux moyen est laminaire, ce qui a un effet négatif sur le transfert de chaleur. Par conséquent, pour les échangeurs de chaleur sans changement de phase, il est conseillé d’utiliser une disposition en triangle régulier ou en coin carré ; Pour les condenseurs à changement de phase, des dispositions en triangle et en carré peuvent généralement être utilisées. (2) Pour les échangeurs de chaleur multitubes, la méthode de disposition combinée peut être utilisée. Chaque section est disposée selon un triangle régulier et les sections sont disposées en forme carrée pour faciliter la disposition des sections de séparation.