Les causes des fuites dans unéchangeur de chaleur à calandre et à tubespeut être classé en deux catégories :
des problèmes de fabrication avec les tubes et une mauvaise utilisation de l'échangeur thermique par l'opérateur.
Une conception qui évite les fuites est l’une des considérations d’une bonne conception des échangeurs de chaleur à calandre et à tubes.
Problèmes de fabrication
Dans la plupart des cas (99 % et plus), les tubes de l'échangeur de chaleur sont sans couture avec la plaque tubulaire. Ils ne sont pas soudés mais sont réalisés d'une seule pièce. Cela réduit considérablement les risques de fuite.
Cependant, les échangeurs de chaleur sont parfois fabriqués avec des matériaux ou des techniques inadaptés à l'application pour, la plupart du temps, réduire le budget. C’est alors que les problèmes surviennent.
Voici quelques exemples.
- Dans un échangeur de chaleur exposé à des contraintes thermiques ou à la corrosion, des tubes sans soudure ou soudés peuvent tomber en panne. Notez que le pourcentage de tubes soudés qui échouent est nettement plus élevé.
- Dans un échangeur de chaleur traitant des fluides à haute -température (par exemple un surchauffeur de vapeur), les tubes peuvent simplement être brûlés au point de subir des dommages permanents.
- Lorsque l'échangeur thermique traite du chlorure et de l'eau, les températures élevées font bouillir l'eau, laissant une concentration de chlorure plus élevée que l'eau. Cela corrode les tuyaux et provoque une fuite. De plus, lorsque les pièces utilisées pour construire les échangeurs de chaleur subissent des contraintes résiduelles générées au cours du processus de fabrication (tubes coudés en U), des fissures par corrosion sous contrainte peuvent se produire.
- Enfin, considérons non seulement les températures élevées, mais également la répartition des températures élevées sur une plaque tubulaire. Lorsqu’un côté de la plaque tubulaire est à une température très différente de l’autre, la plaque tubulaire entière se déforme. Ceci est fatal pour le fonctionnement des joints.
Dans tous les cas, le résultat est un mélange de matières chaudes et froides.
La leçon est de toujours concevoir l'échangeur de chaleur avec les matériaux adaptés à l'application et de le construire avec des techniques de fabrication modernes et de haute qualité.
Problèmes de fonctionnement
Les échangeurs de chaleur sont généralement surconçus-. Ils doivent fonctionner après des années d'utilisation et dans des environnements provoquant l'encrassement des tubes. Si un échangeur de chaleur était nécessaire dans une raffinerie de pétrole qui produit 1 000 barils de pétrole par minute, l’échangeur de chaleur serait probablement conçu pour traiter environ 1 500 barils.
Construire des échangeurs de chaleur de cette manière est excellent pour la longévité et la fiabilité, mais que se passe-t-il lorsque cette raffinerie de pétrole souhaite produire 50 % de pétrole en plus ? Ils pourraient pousser le système dans ses retranchements. L'échangeur de chaleur peut le gérer, mais à un coût. Le fluide traverse la même section transversale-à une vitesse plus grande, et lorsque la vitesse augmente, des vibrations se produisent. Ensuite, vous obtenez une érosion des buses.
Pousser un échangeur de chaleur au-delà de ses paramètres de conception usera l'équipement beaucoup plus rapidement, entraînant des fuites et des pannes.
Comment éviter les fuites des échangeurs de chaleur à calandre et à tubes
Les fuites des échangeurs de chaleur peuvent être évitées en respectant leurs paramètres de conception. Si vous souhaitez modifier le fonctionnement de l'échangeur de chaleur, vous devez demander conseil au fabricant de votre échangeur de chaleur, afin que l'impact potentiel de toute modification puisse être étudié.
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Que faire si votre échangeur thermique fuit ?
Les étapes suivantes doivent être effectuées soit avec vos ingénieurs internes, soit avec l'aide de votre fabricant.
La première chose à faire est d'inspecter la fuite. Voyez combien de tubes fuient et la gravité de la fuite.
Pour réparer une fuite, il existe plusieurs options.
Vous pourrez peut-être boucher les tubes à l'origine du problème. Étant donné que les échangeurs de chaleur à tubes calandre sont surconçus, si vous n'avez qu'un faible pourcentage de tubes qui fuient (moins de 5 %, par exemple) et que vous les bloquez, l'échangeur remplira quand même sa fonction.
En raison de facteurs d’encrassement, certains échangeurs de chaleur sont 50 % plus gros que ce qui est strictement nécessaire. Quelques pourcentages ici et là n'ont aucun impact sur le fonctionnement.
Au lieu de boucher les tubes, le-retubage pourrait être l'option préférée. Ceci est applicable lorsque les tubes ne sont pas soudés à la plaque tubulaire. Les tubes problématiques sont retirés, remplacés et l'échangeur de chaleur peut fonctionner normalement.
Dans les cas où la plaque tubulaire est déformée, il peut être possible de la remettre en état d'utilisation. Dans les cas plus graves, il peut être nécessaire de remplacer la totalité de la plaque tubulaire, bien qu'il s'agisse d'une solution coûteuse.
En règle générale, des travaux de réparation importants nécessitent de renvoyer l'échangeur de chaleur au fabricant, même si le travail peut parfois être effectué sur-site.
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FAQ
Q : Quelle est la règle 10 13 pour les échangeurs de chaleur à calandre ?
R : En termes simples, cela garantit que la pression de conception du côté avec une pression plus faible (qu'il s'agisse du côté coque ou du côté tube) est réglée à au moins 10/13 de la pression de conception du côté avec une pression plus élevée.
Q : Quels sont les avantages d’un échangeur de chaleur à calandre et à tubes ?
R : Ils présentent également des avantages notables en matière de maintenance : les échangeurs de chaleur à calandre et à tubes ont une conception qui se prête à une maintenance simplifiée, à une sécurité accrue et à un fonctionnement global sans problème. La conception des échangeurs de chaleur à calandre et à tubes permet d'identifier rapidement les fuites et de les protéger du reste de l'unité.
Q : Qu'est-ce qu'un échangeur de chaleur et sa fonction ?
R : Un échangeur de chaleur est un système utilisé pour transférer de la chaleur entre une source et un fluide de travail. Les échangeurs de chaleur sont utilisés dans les processus de refroidissement et de chauffage. Les fluides peuvent être séparés par une paroi solide pour empêcher tout mélange ou ils peuvent être en contact direct.
Q : Quels sont les trois types d’échangeurs de chaleur ?
R : La classification basée sur la construction-classe les échangeurs de chaleur en fonction de leur structure physique et de leur conception. Il comprend des types tels que des échangeurs de chaleur à calandre et à tubes, à plaques et à tubes à ailettes, chacun présentant des caractéristiques et des avantages distincts dans les applications de transfert de chaleur.
Q : Où utilisez-vous un échangeur de chaleur ?
R : Les échangeurs de chaleur sont utilisés dans une gamme d'applications, notamment la climatisation, les usines chimiques, les usines pétrochimiques, les raffineries de pétrole, les centrales électriques, le traitement du gaz naturel, la réfrigération, le traitement des eaux usées et le chauffage des locaux.