Perfil de la empresa
JMFILTEC es una empresa nacional de alta tecnología dedicada a la investigación, desarrollo y producción de membranas de carburo de silicio puro de alta calidad con derechos de propiedad intelectual totalmente exclusivos. La patente de invención de la membrana de carburo de silicio puro se solicitó en 2013 y se autorizó en 2016.
¿Por qué elegirnos?
Nuestra fábrica
JMFILTEC es una empresa nacional de alta tecnología dedicada a la investigación, desarrollo y producción de membranas de carburo de silicio puro de alta calidad con derechos de propiedad intelectual totalmente exclusivos. La patente de invención de la membrana de carburo de silicio puro se solicitó en 2013 y se autorizó en 2016.
R&D
Como empresa colaborativa que prioriza la promoción de la tecnología de aplicación de membranas de carburo de silicio en China, JMFILTEC no solo ha establecido un centro de I+D para la tecnología de preparación y aplicación de membranas de carburo de silicio, sino que también posee el equipo de producción avanzado para la preparación de materiales compuestos de carbono de temperatura ultraalta en el este de China. También colaboramos con universidades como el Instituto de Investigación de Silicio de Shanghái de la Academia de Ciencias de China y la Universidad de Zhejiang para proporcionar servicios de desarrollo de tecnología de aplicación y materiales de membrana.
Aplicaciones
Los productos de nuestra empresa se han aplicado con éxito en la purificación de alto nivel de agua potable, pretratamiento de desalinización de agua de mar, separación y recuperación de materiales especiales, tratamiento profundo y reutilización de aguas residuales y cloacales, y otros escenarios de aplicación.
Nuestro servicio
Con su alto flujo, alta resistencia a la corrosión, fácil limpieza y larga vida útil, hemos ganado el reconocimiento de los clientes y del mercado.
Tubo de intercambio de calor de SiC
El estándar de rectitud para tubos de intercambio de calor de carburo de silicio: rectitud (unidad: mm/m) Menor o igual a 1,2 %. Cada producto de tubo de intercambio de calor debe pasar completamente la inspección de tubos estándar antes de salir de fábrica.
¿Qué es el tubo intercambiador de calor de SiC?
Los intercambiadores de calor tubulares de carburo de silicio están adaptados para la refrigeración, condensación, calentamiento, evaporación y absorción de productos químicos altamente corrosivos. Los intercambiadores de calor tubulares de carburo de silicio están formados por un haz de tubos de carburo de silicio dentro de una carcasa. Un fluido circula por los tubos y otro fluido fluye sobre los tubos (a través de la carcasa). El calor se transfiere por conducción a través de la pared del tubo de carburo de silicio, sin contacto directo entre los fluidos.
Ventajas del tubo intercambiador de calor de SiC
Excelente resistencia a la corrosión
El carburo de silicio es un material cerámico de ingeniería de alto rendimiento que cuenta con una dureza y una resistencia a la corrosión superiores. Producido en una forma de grano fino de alta pureza, sinterizado sin presión y de fase única sin porosidad, el carburo de silicio cuenta con propiedades mucho más fuertes que el grafito; con una resistencia a la temperatura que supera a la del grafito, así como no toxicidad (no tóxico, biodegradable), sin contaminación por plomo, cadmio o arsénico y una fuerte reactividad química (incluidos ácido sulfúrico, ácido nítrico), oxidantes o álcalis durante el tiempo suficiente para que tolere entornos de corrosión fuerte como ácidos (como ácido sulfúrico), oxidantes o álcalis para su uso.
Alta conductividad térmica
Los intercambiadores de calor de tubo de carburo de silicio poseen una alta conductividad térmica que reduce significativamente el consumo de energía y los costos operativos, lo que hace que este material sea una excelente opción para aplicaciones de alta demanda donde la transferencia de calor eficiente es crucial. Además, esta tecnología de vanguardia garantiza una larga vida útil con costos de mantenimiento reducidos y, al mismo tiempo, ayuda a proteger el medio ambiente.
Buena resistencia mecánica
El carburo de silicio se destaca como un material ideal para intercambiadores de calor ya que su resistencia mecánica permanece inalterada hasta 1400 grados C, lo que lo hace muy adecuado para entornos de procesamiento químico hostiles que involucran fuerte corrosión, erosión y abrasión de partículas.
Fácil mantenimiento
Los intercambiadores de calor de tubo de carburo de silicio están diseñados para facilitar el mantenimiento, minimizar el tiempo de inactividad y aumentar el tiempo de funcionamiento. Sus características de baja acumulación de suciedad y su resistencia a la corrosión química implican un tiempo de inactividad mínimo para limpieza, lo que aumenta la eficiencia de producción y, al mismo tiempo, reduce los costos operativos.
El intercambiador de calor de alta temperatura con inserto de carburo de silicio tubular es un nuevo tipo de intercambiador de calor desarrollado para reemplazar al intercambiador de calor de metal, resolver su funcionamiento irrazonable en el gas de combustión a alta temperatura durante mucho tiempo y la necesidad de mezclar aire frío para reducir el efecto de uso. El intercambiador de calor hecho de este material es un producto de nueva generación de recuperación de calor residual de gases de combustión a alta temperatura en el mundo. El intercambiador de calor de alta temperatura con inserto de carburo de silicio tubular tiene una estructura compacta y una gran área de intercambio de calor por unidad de volumen. Adopta un resorte interno para comprimir y absorber la expansión de calor. Cuando la temperatura del gas de combustión es de 1300 grados, la temperatura de precalentamiento del aire puede alcanzar más de 600 grados. La parte de interfaz del intercambiador de calor adopta la tecnología correspondiente para reducir la vibración y fortalecer el sellado para reducir las fugas de aire. La tasa de fuga de aire es inferior al 5% de los requisitos profesionales.
El intercambiador de calor de carburo de silicio consta de una serie de secciones de canal de aire cuadradas y tubos de carburo de silicio rectangulares con sección transversal de canal de gases de combustión. El canal de aire y la partición del canal de gases de combustión son de doble capa, con una estructura firme y una alta resistencia mecánica. Resuelve el problema de que la partición del intercambiador de calor de cerámica corrugada es fácil de agrietar y perder aire. Cuatro sellos en forma de L se pegan en la unión de los canales de aire y gases de combustión, la carcasa está hecha de placa de acero y el medio está lleno de fibra refractaria de silicato de aluminio, que cumple la función de sellado, aislamiento térmico y resistencia a la vibración mecánica. El disco de entrada y salida de aire es de tipo de conexión interna. El aire frío y caliente generará un flujo estable en la tubería de conexión, y el caudal es estable. El intercambiador de calor puede usarse ampliamente en la recuperación de gases de combustión de varios hornos industriales y es un dispositivo ideal para ahorrar energía.
El intercambiador de calor cerámico de alta temperatura de tubo de carburo de silicio se caracteriza por un tubo intercambiador de calor cerámico resistente al fuego hecho de un disco de tubo con una longitud de 380-1600 mln. El disco de unión del tubo es cuadrado, octogonal o poligonal, la costura de unión es escalonada o plana, la parte media del tubo está provista de un aro resistente al fuego y el tubo está recubierto con esmalte. Las capas superior e inferior del intercambiador de calor están selladas mediante vertido. El intercambiador de calor cerámico construido por este método tiene alta hermeticidad al aire, alta eficiencia de intercambio de calor y la tasa de fuga de aire es al menos un 50% menor que la original, lo que puede prolongar la vida útil del intercambiador de calor y la vida útil del horno.
El modelo de utilidad se caracteriza porque la unión del tubo de intercambio de calor cerámico y el cuerpo del tubo están integrados como un todo, y la unión adopta una estructura de sellado enchufable de ranura en forma de U, que puede prevenir eficazmente que el medio de precalentamiento con mayor presión se filtre en el medio de precalentamiento con menor presión, y se puede utilizar en el pozo de remojo de la empresa de hierro y acero, el gran horno de calentamiento continuo, el horno de destilación de fundición de zinc de retorta vertical del sistema de metalurgia no ferrosa, el horno de destilación de zinc de torre y otros hornos industriales de alta temperatura, la temperatura de precalentamiento del aire puede alcanzar los 800 grados y la tasa de ahorro de combustible es del 40%.
Materiales y construcción en tubos de intercambio de calor
Tubos
Los intercambiadores de calor con diámetros de carcasa de 10 pulgadas a más de 100 se fabrican generalmente según los estándares de la industria. Por lo general, los tubos de 0,625 a 1,5" que se utilizan en los intercambiadores están hechos de acero con bajo contenido de carbono, acero almirantazgo, cobre, cobre-níquel, acero inoxidable, hastelloy, inconel o titanio.
Placas de tubos
Las placas de tubos suelen estar hechas de una lámina de metal redonda y aplanada. Los orificios para los extremos de los tubos se perforan en un patrón relativo entre sí. Las placas de tubos suelen estar fabricadas con el mismo material que los tubos y se fijan a la placa de tubos con un rodillo de presión neumático o hidráulico. En este punto, los orificios de los tubos se pueden perforar y escariar, o se pueden mecanizar ranuras (esto aumenta significativamente la resistencia de la unión de los tubos).
Conjunto de carcasa
La carcasa se construye a partir de tubos o de chapa laminada. Por razones económicas, el acero es el material más utilizado y, cuando las aplicaciones implican temperaturas extremas y resistencia a la corrosión, se especifican otros metales o aleaciones. El uso de tubos estándar reduce los costos de fabricación y el tiempo de entrega al cliente final. Se necesita un diámetro interno de carcasa consistente o "redondez" para minimizar el espacio entre los deflectores en el borde exterior; un espacio excesivo reduce el rendimiento ya que el fluido tiende a canalizarse y pasar por alto el núcleo. La redondez se aumenta típicamente utilizando un mandril y expandiendo la carcasa a su alrededor, o mediante un doble laminado de la carcasa después de soldar la costura longitudinal. En algunos casos, aunque sean extremos, la carcasa se moldea y luego se perfora hasta que se logra el diámetro interno correcto.
Capós y canales finales
Los bonetes o canales terminales regulan el flujo de fluido en el circuito del lado de los tubos; por lo general, son fabricados o fundidos. Se montan contra la placa de tubos con un conjunto de perno y junta; muchos diseños incluyen un canal "ranurado a máquina" en la placa de tubos que sella la unión.
Deflectores
Los deflectores funcionan de dos maneras: durante el ensamblaje funcionan como guías de tubos, durante el funcionamiento evitan la vibración de los remolinos inducidos por el flujo y, por último, pero más importante, dirigen los fluidos del lado de la carcasa a través del haz, lo que aumenta la velocidad y la turbulencia, aumentando efectivamente la tasa de transferencia de calor.
Todos los deflectores deben tener un diámetro ligeramente menor que la carcasa para que encajen, sin embargo, las tolerancias deben ser lo suficientemente ajustadas para evitar una pérdida de rendimiento como resultado de la derivación de fluido alrededor de los deflectores. Aquí es donde el concepto de "redondez de la carcasa" es de suma importancia para sellar la derivación que de otro modo se produciría alrededor del deflector.
Tubos de carburo de silicio (SiC) universalmente resistentes a la corrosión
Placas de tubos revestidas de PFA
Sistema de sellado exclusivo con juntas tóricas FFKM y FKM
Excelente conductividad térmica
Número de tubos, tamaño, longitud y número de pasadas ajustables en ambos lados.
Diámetro de la carcasa de 100 a 400 mm
Tubos de 14, 19 o 25 mm Ø
Tubos de 1000 mm a 4500 mm de longitud
Acero revestido de vidrio, acero revestido de PTFE o vidrio para la carcasa o los cabezales del lado del proceso
Acero al carbono, acero inoxidable, acero revestido de vidrio, acero revestido de PTFE o vidrio para la carcasa o los cabezales del lado de servicio.
Sistema de triple placa tubular/doble sellado exclusivo, ultraseguro y confiable
El propósito de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos
El propósito de los intercambiadores de calor tubulares es transferir calor de un fluido a otro. Se utilizan comúnmente en una amplia gama de industrias, incluidos el procesamiento químico, la generación de energía, el petróleo y el gas y la calefacción, ventilación y aire acondicionado.
Los intercambiadores de calor tubulares son dispositivos que se utilizan para transferir calor entre dos o más fluidos que se encuentran a diferentes temperaturas. El intercambiador de calor consta de una serie de tubos encerrados dentro de una carcasa. Los dos fluidos fluyen a través de los tubos dentro de la carcasa y luego el calor se transfiere de un fluido al otro a través de las paredes de los tubos.
Estos intercambiadores funcionan permitiendo que el fluido primario fluya a través de los tubos, mientras que el fluido secundario fluye a través de la carcasa exterior circundante. El calor se transfiere del fluido más caliente al fluido más frío a través de las paredes de los tubos, que generalmente están hechas de metales como el cobre o el acero inoxidable.
Los fluidos se mantienen separados para evitar que se mezclen y normalmente fluyen en direcciones opuestas para maximizar la eficiencia de la transferencia de calor.
Después de su uso, los intercambiadores de calor se pueden purgar por completo y preparar para nuevos proyectos gracias a la carcasa y los tubos unidireccionales. Esto no solo ayuda a mantener los tubos libres de contaminación, sino que también los hace ideales para operaciones continuas o por lotes.
El intercambiador de calor tubular, también conocido como intercambiador de calor tubular, es un intercambiador de calor entre paredes en el que la superficie de la pared del haz de tubos está encerrada en la carcasa como superficie de transferencia de calor. Este tipo de intercambiador de calor tiene una estructura simple y un funcionamiento confiable. Puede estar hecho de varios materiales estructurales (principalmente materiales metálicos) y puede usarse a alta temperatura y alta presión. Es el tipo más utilizado en la actualidad.
Precauciones para el reemplazo de tubos de intercambio de calor de intercambiadores de calor de carcasa y tubos:
1. La superficie del tubo deberá estar libre de grietas, pliegues, costras gruesas y otros defectos.
2. Cuando sea necesario unir los tubos, solo se permitirá una unión soldada para el mismo tubo de intercambio de calor (el tubo en forma de U puede tener dos uniones soldadas). La longitud del tubo más corto no debe ser inferior a 300 mm, mientras que la de la sección curva del tubo en forma de U debe ser de al menos 50 mm. No debe haber soldadura de empalme en la sección larga y recta del tubo. La cantidad de desalineación de la junta a tope no debe superar el 15 % del espesor de la pared del tubo y no debe ser mayor a 0,5 mm.
3. La dureza del tubo se debe comprobar cuando el tubo y la placa del tubo se expanden. Generalmente, la dureza del tubo debe ser 30HB menor que la de la placa del tubo. Cuando la dureza del tubo es mayor o cercana a la de la placa del tubo, ambos extremos del tubo deben ser recocidos y la longitud recocida debe ser de 80 a 100 mm mayor que el espesor de la placa del tubo.
4. Ambos extremos del tubo y el orificio de la placa del tubo deberán estar limpios y libres de grasa y otra suciedad, y no deberán tener marcas longitudinales o espirales que afecten la expansión y la estanqueidad.
5. Ambos extremos del tubo deberán sobresalir de la placa del tubo, con una longitud de 4 ± 1 mm.
6. Para la junta de expansión del tubo y la placa de tubo se deberá utilizar un sistema de expansión hidráulica. Cada abultamiento no deberá volver a inflarse más de dos veces.
7. Al soldar el tubo y la placa del tubo, la superficie de corte del tubo debe ser plana, sin rebabas, protuberancias, grietas, capas intermedias, etc., y no debe haber escoria, óxido de hierro, sarro de aceite ni otros residuos que afecten la calidad de la soldadura.
Estrategias de mantenimiento y limpieza para intercambiadores de calor tubulares
Los intercambiadores de calor tubulares están diseñados para las necesidades de calefacción y refrigeración en línea de entornos industriales y comerciales. Independientemente de lo bien que estén fabricados, estos componentes integrales son susceptibles a la suciedad y la corrosión, por lo que son necesarios protocolos de mantenimiento y limpieza adecuados para garantizar un rendimiento constante y una larga vida útil.
Estos intercambiadores se utilizan para transferir calor entre fluidos sin mezclarlos y son quizás el tipo más común que se utiliza en una variedad de entornos. Conocer los pasos correctos de mantenimiento y limpieza es fundamental para que sigan teniendo un rendimiento óptimo.
Inspeccione el exterior para detectar signos de daño (por ejemplo, grietas, fugas, desgaste) o corrosión, asegurándose al mismo tiempo de que el intercambiador esté asegurado correctamente.
Inspeccione el haz de tubos para detectar signos de corrosión o suciedad. Esto último ocurre cuando se acumulan sólidos en la superficie del tubo, lo que reduce la eficiencia.
Revise los fluidos que circulan por el intercambiador para confirmar que la presión y la temperatura sean las correctas. Verifique también si hay signos de contaminación o fugas.
Limpie los tubos siguiendo los métodos que se indican a continuación si hay corrosión o suciedad. Si solo hay suciedad estándar (es decir, leve), será suficiente con una limpieza química.
Vuelva a ensamblar el intercambiador, asegurándose de que todos los componentes estén reconectados y asegurados correctamente.
Pruebe fugas, temperatura y presión, garantizando que se realicen los ajustes necesarios para un rendimiento óptimo.
Si bien pueden parecer obvios, seguir los pasos anteriores (y mantenerse alerta ante problemas comunes) es fundamental para mantener la larga vida útil de estos componentes esenciales.
En términos generales, la corrosión ocurre cuando el material del tubo reacciona negativamente con el medio ambiente o los fluidos, provocando fugas, reducción de la transferencia de calor y adelgazamiento de la pared del tubo.
La prevención es la mejor medida de actuación. El uso de materiales resistentes a la corrosión (por ejemplo, titanio o acero inoxidable) y la aplicación de revestimientos protectores son prácticas habituales para evitar este tipo de situaciones. Sin embargo, es necesario realizar pruebas e inspecciones visuales para garantizar la detección temprana de la corrosión.
Si ya se ha producido una corrosión importante, será necesario sustituir los componentes, por lo que se deben adoptar medidas de prevención en todo momento.
La suciedad en los tubos es el problema más común asociado con los intercambiadores de calor tubulares. Se produce cuando se acumula material (es decir, materia biológica, incrustaciones o suciedad) en el interior o el exterior del tubo, lo que reduce la transferencia de calor, reduce el rendimiento del sistema y aumenta la caída de presión.
Puede abordar el problema del ensuciamiento de los tubos de dos maneras, dependiendo de su gravedad.
En caso de suciedad leve, bastará con una limpieza química. Este método simplemente utiliza productos químicos para disolver y eliminar el material contaminado. Sin embargo, en caso de suciedad intensa, lo mejor es la limpieza mecánica. Esto implica eliminar el material contaminado físicamente con un cepillo o un chorro de agua.
Las grietas o fugas se consideran daños mecánicos. Por lo general, estos problemas se solucionan mediante la sustitución o reparación de las tuberías.
Intercambiadores de calor e impresión 3D, optimización topológica, estructura reticular y aplicaciones aeroespaciales
Los intercambiadores de calor son indispensables en diversas aplicaciones. En términos generales, los intercambiadores de calor se utilizan para transferir calor entre fluidos (normalmente fluidos en movimiento) para eliminar el calor excesivo generado por los componentes durante el funcionamiento. Especialmente en aplicaciones aeroespaciales, la mayor parte de la refrigeración del motor la proporciona un intercambiador de calor aire-aceite situado entre el motor y la cabina. El intercambiador de calor puede enfriar el aceite del motor durante el funcionamiento, optimizando así la capacidad del motor tanto como sea posible. Por lo tanto, el dispositivo debe poder funcionar en condiciones de alta temperatura, corrosión severa y desgaste, y ser adecuado para aeronaves con un largo tiempo de inactividad en atmósferas marinas, vibraciones dinámicas y áreas de funcionamiento a largo plazo.
Debido a su compleja estructura, los intercambiadores de calor aeroespaciales se producen tradicionalmente a través de un largo proceso de ensamblaje de placas delgadas mediante soldadura fuerte o unión por difusión. La soldadura fuerte utiliza metales de relleno con puntos de fusión más bajos que el sustrato conectado, lo que puede producir una fuerte adhesión y mejorar la resistencia a la corrosión. Sin embargo, no es del todo adecuado para componentes grandes con múltiples uniones y requiere operadores altamente capacitados y experimentados para lograr resultados óptimos. La innovadora unión por difusión puede facilitar una unión mejor y más fácil entre los componentes metálicos, lo que da como resultado intercambiadores de calor compactos de alto rendimiento. En particular, el proceso implica la aplicación de alta temperatura y presión para unir la lámina sin fundir ni deformar su forma. Sin embargo, este proceso requiere equipo especializado y un tiempo de procesamiento más prolongado. Además, el éxito de la conexión depende del tratamiento de la superficie y del estrecho contacto entre las superficies, lo que limita el rango de aplicación de formas geométricas complejas. A lo largo de los años, la industria aeroespacial ha logrado avances tecnológicos significativos y ahora la eficiencia de fabricación de los componentes del intercambiador de calor es mayor para minimizar el desperdicio. Sin embargo, el desarrollo de intercambiadores de calor nuevos y más eficientes aún está en curso. Lo más importante es reducir el peso final de los componentes mediante la intervención de su tamaño, consiguiendo al mismo tiempo unos elevados niveles de rendimiento en materia de eficiencia térmica. Por ello, existen varios objetivos principales en el proceso de diseño y fabricación de intercambiadores de calor, que suponen un reto desde el punto de vista de la ingeniería y de los costes de producción.
En la actualidad, todos los componentes utilizados en la industria aeroespacial tienen requisitos de fabricación y vida útil que cumplen con las más estrictas regulaciones ambientales, lo que obliga a estas industrias a tener una nueva visión de los intercambiadores de calor. Esperan mejorar la eficiencia del intercambio de calor mediante un diseño complejo, pero las técnicas de fabricación tradicionales pueden lograr la fabricación de sistemas complejos. Además, esta nueva regulación ha provocado que se consideren nuevas tecnologías de fabricación, por lo que también se tienen en cuenta los materiales con altas relaciones densidad/resistencia.
El diseño de un intercambiador de calor generalmente implica un equilibrio complejo entre maximizar el área de superficie del componente y minimizar la caída de presión dentro del componente. En general, los intercambiadores de calor se pueden clasificar de varias maneras, como por ejemplo en cuanto a mecanismos de transferencia, propiedades del proceso, flujo de fluidos y compacidad. La característica de un intercambiador de calor compacto es que tiene una gran cantidad de superficies de intercambio de calor por unidad de volumen, y maximizar la transferencia de calor al minimizar el volumen total de componentes es la base del diseño de intercambiadores de calor compactos. Debido a su tamaño relativamente pequeño, peso ligero y alta eficiencia térmica, estos intercambiadores de calor compactos se han utilizado ampliamente en la industria aeroespacial.
La optimización de la topología y la estructura reticular son muy valoradas
La comunidad científica sigue explorando nuevas herramientas de diseño y métodos de fabricación para abordar las limitaciones existentes de los intercambiadores de calor y maximizar la eficiencia térmica, logrando al mismo tiempo componentes extremadamente compactos y livianos. Muchos detalles de los intercambiadores de calor no están determinados en última instancia por los requisitos de rendimiento, sino por las capacidades de fabricación. Por lo tanto, comprender los efectos de variables como el paso, la altura de las aletas y el grosor de las aletas es crucial para la producción repetida de intercambiadores de calor livianos y de alto rendimiento. En el pasado, una investigación exhaustiva sobre la correlación entre la forma de las aletas y la eficiencia térmica ha impulsado el diseño de nuevos intercambiadores de calor. Tradicionalmente, el tipo de aletas utilizadas es el resultado de procesos de conformado o doblado de láminas de metal, y su forma geométrica debe permitir una fácil conexión en el componente final. Esto reduce las posibles combinaciones geométricas para generar intercambiadores de calor nuevos y más potentes.
La industria moderna ha alcanzado un cierto nivel de progreso tecnológico que puede garantizar la superación de las limitaciones mencionadas anteriormente. En particular, la combinación de optimización topológica en la fase de diseño y fabricación aditiva en la fase de producción ha ampliado el espacio de producción de intercambiadores de calor, ha añadido posibles categorías y, con algunas limitaciones, puede ayudar a mejorar el rendimiento para aplicaciones aeroespaciales y de otro tipo.
La optimización topológica es una técnica matemática que utiliza parámetros de diseño variables y restricciones para generar formas que aseguren la maximización o minimización de una o más funciones objetivo. En concreto, la optimización se logra ajustando los valores de los parámetros de ingeniería para alcanzar el valor máximo o mínimo de la función objetivo mientras se satisfacen las restricciones. Esta útil herramienta, combinada con un software avanzado de modelado computacional y tecnología de fabricación aditiva, puede crear diseños de intercambiadores de calor con superficies optimizadas y bajo peso.
La creciente demanda de maximizar la disipación de calor y el rendimiento es una nueva visión para el diseño de intercambiadores de calor. Por ejemplo, se ha demostrado que el uso de estructuras de celosía es un método posible para mejorar la transferencia de calor y mejorar la eficiencia de los intercambiadores de calor. Una estructura de celosía es una estructura compuesta de pilares dispuestos en un orden topológico periódico, que se repite una o más veces. La estructura de rejilla garantiza una resistencia mecánica significativa, formando así un sistema de soporte de carga eficiente, y también proporciona posibilidades de fabricación para el intercambio de calor de flujo cruzado. Debido al flujo cruzado de fluido frío que se propaga a través de los poros, el calor del fluido caliente se disipa localmente a través de la estructura de malla mediante conducción y convección. La combinación de alta conductividad térmica, convección y baja resistencia al flujo en las regiones vacías de la estructura de celosía conduce a un intercambio de calor eficiente. Tradicionalmente, las estructuras de celosía se producen utilizando técnicas de fabricación tradicionales, que tienen muchas limitaciones en el número de arquitecturas. Por otro lado, la introducción de la tecnología de fabricación aditiva moderna ha ampliado las posibles formas geométricas que se pueden crear.
Actualmente, se están realizando investigaciones sobre el uso de estructuras huecas, y la combinación con estructuras de celosía puede mejorar significativamente la eficiencia térmica. Estos nuevos intercambiadores de calor de pared hueca fabricados mediante fabricación aditiva tienen un enorme potencial de desarrollo industrial, pero aún es necesario evaluar adecuadamente la relación entre la transferencia de calor, las pérdidas y los tipos estructurales. Sin embargo, algunas limitaciones en la fabricación de estructuras de celosía y elementos de paredes delgadas mediante fabricación aditiva siguen siendo desafíos que la investigación científica se esfuerza por abordar. Las limitaciones de inclinación mínima y máxima, espesor y precisión no siempre garantizan la fabricación de estructuras complejas.
Fabricación aditiva de intercambiadores de calor
La fabricación aditiva es un proceso de fabricación moderno que proporciona una gran flexibilidad y oportunidades para crear nuevos productos con formas geométricas complejas. En las últimas décadas, la fabricación aditiva ha tenido un gran impacto en el sector industrial donde las técnicas de fabricación tradicionales dificultan la producción de productos y el desperdicio de materia prima es severo. Además, la introducción de la fabricación aditiva ha hecho posible la implementación de tecnologías como la optimización de la topología, mejorando así el rendimiento al reducir el peso de los componentes. Por tanto, el uso de estos procesos para fabricar componentes en la industria aeroespacial ha aumentado las oportunidades de innovación y proporcionado nuevos métodos para la fabricación de intercambiadores de calor.
En la actualidad, existen docenas de procesos de fabricación aditiva, pero es necesario identificar cuidadosamente el proceso de impresión 3D que puede fabricar intercambiadores de calor. La tecnología de deposición directa de energía (DED) puede producir componentes grandes, pero la precisión superficial y dimensional final del producto es deficiente, lo que hace que este proceso no sea adecuado para producir intercambiadores de calor de características delgadas. La fabricación aditiva ultrasónica (UAM) utiliza fricción ultrasónica para conectar placas metálicas delgadas y luego procesa la capa a través de fabricación sustractiva para crear la forma geométrica deseada. Actualmente, muchos estudios están demostrando la capacidad de esta tecnología para fabricar intercambiadores de calor. La tecnología de fusión de lecho de polvo es el método de fabricación aditiva más utilizado para la producción a gran escala de piezas metálicas hasta la fecha, y este proceso produce el intercambiador de calor impreso en 3D más común actualmente disponible. El diseño de intercambiadores de calor más eficientes para industrias como los motores de aviación se ha vuelto posible con la madurez de la tecnología de impresión 3D.
Plan de revisión del intercambiador de calor GB/T151
1. Intercambiadores de calor
El plan de normalización nacional "Intercambiador de calor" está bajo la jurisdicción de TC262 (Comité técnico nacional de normalización de calderas y recipientes a presión), ejecutado por 262SC5 (Rama de intercambiadores de calor del Comité técnico nacional de normalización de calderas y recipientes a presión) y supervisado por el Comité de normas nacionales.
2. Unidades principales de redacción
Gansu Lanke Petrochemical High tech Equipment Co., Ltd., Instituto de Investigación y Pruebas de Equipos Especiales de China, Oficina de Supervisión de Seguridad de Equipos Especiales de la Administración Estatal para la Regulación del Mercado, China Petrochemical Engineering Construction Co., Ltd., Sinopec Guangzhou Engineering Co., Ltd., Shanghai Lanbin Petrochemical Equipment Co., Ltd., Universidad de Xi'an Jiaotong, Universidad de Tianjin, Universidad de Tsinghua, China Kunlun Engineering Co., Ltd., Tianhua Chemical Machinery and Automation Research and Design Institute Co., Ltd., China Tianchen Engineering Co., Ltd., Instituto de Investigación de Tecnología de Inspección y Supervisión de Equipos Especiales de Shanghai, Instituto de Investigación de Inspección y Supervisión de Seguridad de Equipos Especiales de Jiangsu, Corporación Petrolera y Química de China Sucursal de Gaoqiao de Shanghai, Lanzhou Lanshi Group Co., Ltd., Zhejiang Zhongda New Materials Co., Ltd., Jiangsu Changbao Puleisen Steel Pipe Co., Ltd. PetroChina East China Design Institute Co., Ltd., Lanzhou Guanyu Heat Transfer and Energy Saving Engineering Technology Research Co., Ltd., Shanghai Blue Ocean Science and Technology Innovation Testing Compañía, Ltd., etc.
3. Información básica
Número de plan: 20241614-T-469
Revisión: Revisión
Duración del proyecto: 16 meses
Fecha de lanzamiento: 31 de mayo de 2024
Fecha de declaración: 21 de agosto de 2021
Fecha de inicio del anuncio: 12 de abril de 2024
Fecha límite de anuncio: 12 de mayo de 2024
Categoría estándar: Producto
Número de clasificación internacional normalizada: 71.120.30
Unidad Centralizada: Comité Técnico Nacional de Normalización de Calderas y Recipientes a Presión
Unidad de ejecución: Subdirección de Intercambiadores de Calor del Comité Técnico Nacional de Normalización de Calderas y Recipientes a Presión
Departamento responsable: Comité Nacional de Normas
4. Situación de la demanda
GB/T 151 es la norma coordinada TSG 21, que pertenece a la norma técnica básica para intercambiadores de calor en China. La versión GB 151-1999 incluye una versión en inglés, que proporciona una ayuda sustancial para que la tecnología y los productos de intercambiadores de calor de China ingresen a los mercados extranjeros; En la actualidad, el número de proyectos internacionales liderados por la tecnología independiente de China está aumentando y, después de la revisión de las nuevas normas, la estructura general, el alcance de aplicación, el contenido técnico y la clasificación de eficiencia energética han experimentado cambios significativos. Por lo tanto, la versión en inglés de la norma debe implementarse simultáneamente para brindar apoyo estándar para construir la marca independiente de China, fortalecer los intercambios internacionales de eficiencia energética y promover los productos en el extranjero.
5. Propósito y significado
El intercambiador de calor es un equipo de proceso unitario utilizado para el intercambio y transferencia de calor, ampliamente utilizado en industrias como el petróleo, la química, la metalurgia, la energía, los productos farmacéuticos, los alimentos, la industria ligera, la maquinaria, etc. Según las estadísticas de la Administración Estatal de Regulación del Mercado, hay casi 5 millones de recipientes a presión registrados y casi 1 millón de intercambiadores de calor en China, lo que representa más del 20%.
Los intercambiadores de calor pertenecen a un tipo específico de recipiente a presión y garantizar su seguridad es fundamental. Además, como equipo clave en el consumo de energía en la industria de procesos, su nivel de eficiencia energética es una garantía importante para el desarrollo ecológico de la industria energética.
Desde la década de 1990, China ha desarrollado gradualmente el concepto de establecer un sistema de estándares técnicos para intercambiadores de calor con características chinas basado en la investigación. En 2014, se formó gradualmente una arquitectura de sistema que abarca productos, componentes y estándares de rendimiento basados en GB/T 151. Al mismo tiempo, los requisitos comunes de seguridad y rendimiento se aclararon por primera vez en la norma.
En la última década, con la orientación e implementación de las direcciones estratégicas nacionales, como el pico de carbono y la neutralidad de carbono, el desarrollo de la industria energética ha presentado una nueva situación. La demanda de campos emergentes continúa expandiéndose, los escenarios de aplicación surgen constantemente y el desarrollo a gran escala está floreciendo. Los productos de intercambiadores de calor han presentado modelos de desarrollo complejos y diversificados, y se han roto los límites estándar existentes.
Para ello, es necesario examinar y llevar a cabo investigaciones exhaustivas sobre la adaptabilidad del alcance, los métodos y los indicadores estándar, y desarrollar y mejorar en los siguientes cuatro aspectos: 1) Escenarios de aplicación: El atributo "energético" del petróleo se está debilitando gradualmente y la demanda de este como material químico básico está aumentando gradualmente, con una clara tendencia en el desarrollo de la "materialización"; Al mismo tiempo, la demanda de campos emergentes como la energía limpia, la energía solar y la energía del hidrógeno se expande constantemente.
Los campos de aplicación originales y el alcance de los productos de la norma ya no son adecuados para las necesidades del desarrollo de la industria. Es necesario revisar y mejorar el sistema de normas técnicas generales para intercambiadores de calor, resumir y mejorar los requisitos comunes para intercambiadores de calor; ampliar el alcance de las normas de referencia para productos de intercambiadores de calor para incluir varios tipos de productos de intercambiadores de calor, como el tipo de tarjeta, el tipo de placa completamente soldada y el tipo de carcasa de placa; absorber y promover las normas de productos de intercambiadores de calor emergentes, como el tubo en espiral y la placa soldada por difusión al vacío; considerando el desarrollo continuo de normas, proporcionar orientación o soluciones para los productos futuros que se incluirán en la jurisdicción de GB/T 151.
2) Clasificación de la eficiencia energética: La conservación de la energía y la reducción de las emisiones se han convertido en medios importantes para lograr estrategias nacionales como el pico de carbono y la neutralidad de carbono. Como los equipos de alto consumo de energía y de recuperación de energía para las empresas de refinación, la mejora de la transferencia de calor mediante intercambiadores de calor, el cálculo y la evaluación de la eficiencia energética se han convertido en cuestiones clave que deben superarse con urgencia.
La tecnología de transferencia de calor pasiva mejorada representada por componentes de alta eficiencia y estructuras de flujo ha logrado un progreso significativo, promoviendo el avance de la tecnología de transferencia de calor mejorada de intercambiadores de calor. Sin embargo, existe una falta de datos cuantitativos para guiar la selección y el diseño de productos; el método de análisis de la trayectoria de flujo tradicional propone los requisitos básicos para el diseño estructural del área de fuga del lado de la carcasa de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos, pero carece de análisis cuantitativos o verificación de datos experimentales.
Para ello, es necesario cuantificar los indicadores y elementos de evaluación relacionados con la eficiencia energética y mejorar gradualmente los métodos de cálculo y evaluación de la eficiencia energética de las distintas normas de productos.
3) Mejora de la calidad y la eficiencia: la norma NB/T 47019 ha propuesto una precisión de nivel TI más estricta sobre la base de la precisión de nivel I y II original, mejorando aún más el nivel de calidad de los componentes del intercambiador de calor. En consecuencia, la norma debe mejorarse aún más para establecer un sistema de clasificación de calidad para los haces de tubos.
Con este fin, la norma debe clasificar y hacer coincidir razonablemente la precisión y las series de tamaños de las placas de tubos y los orificios de los tubos en función de sus características de uso, complementar y mejorar el tipo estructural, el diseño estructural y los métodos de cálculo de resistencia de las cabezas de los tubos, y formular requisitos especiales para la soldadura, la evaluación del proceso de junta de expansión, los métodos de prueba no destructivos, etc., para ayudar a mejorar la calidad interna de los intercambiadores de calor.
4) Gran escala: Los procesos químicos y de refinación integrados, así como los equipos a gran escala, se han convertido en una tendencia inevitable en el desarrollo de la industria petroquímica. Las dimensiones estructurales de los productos están evolucionando rápidamente hacia tamaños extremos, y el diámetro nominal de una gran cantidad de intercambiadores de calor ha superado significativamente los 4000 mm (intercambiadores de calor/reacción de EO, reactores/reacción de anhídrido maleico, enfriadores multietapa de estireno, etc.).
Las condiciones de alta carga de flujo de los intercambiadores de calor hacen que la vibración inducida por el flujo de grandes haces de tubos sea uno de los factores limitantes para la confiabilidad del producto.
El método de diseño de placas tubulares tiene muchas limitaciones al considerar diámetros grandes, tuberías no estándar y cargas de peso propio verticales.
Con este fin, la norma necesita investigar el progreso tecnológico y la experiencia de ingeniería de productos a gran escala, mejorar el rango de diámetro aplicable de diferentes tipos de intercambiadores de calor, refinar el método de diseño de vibración inducida por fluido, refinar las medidas de apoyo de ingeniería, promover la aplicación de métodos de diseño liviano de placas tubulares, mejorar el modelo de cálculo, los parámetros y los indicadores de evaluación de las placas tubulares, y formar un método de ingeniería adecuado para el análisis numérico de placas tubulares en intercambiadores de calor a gran escala.
6. Ámbito de aplicación y principales contenidos técnicos
1. Esta norma especifica los requisitos generales, materiales, diseño, fabricación, inspección, aceptación, instalación y uso de intercambiadores de calor metálicos.
La presión de diseño aplicable a esta norma es:
a) La presión de diseño del intercambiador de calor de carcasa y tubos no deberá superar los 35 MPa;
b) La presión de diseño de otros tipos estructurales de intercambiadores de calor se determinará de acuerdo con las normas de producto correspondientes.
La temperatura de diseño aplicable a esta norma es:
a) El acero no deberá exceder el rango de temperatura permitido para los materiales enumerados en GB 150.2-2011;
b) Los demás materiales metálicos se determinarán de acuerdo con la temperatura de funcionamiento admisible indicada en las normas de referencia correspondientes. El diámetro nominal aplicable a los intercambiadores de calor tubulares en esta norma no debe superar los 6000 mm, y el producto de la presión de diseño (MPa) por el diámetro nominal (mm) no debe superar 4,05 × 10 ^ 4.
2. Contenido técnico principal
a) Mejorar los requisitos generales:
1) Mejorar la cláusula "Requisitos generales" GB/T 151 4.1.1, estableciendo que para nuevas ocasiones y nuevas estructuras de intercambiadores de calor que cumplan con los requisitos generales de esta norma, se deben desarrollar condiciones técnicas especiales o normas empresariales basadas en las condiciones de carga y características estructurales para aquellos que aún no tienen normas de producto.
2) Mejorar la cláusula "Requisitos generales" GB/T 151 4.1.2 y complementar SH/T 3119-2016 (tipo de manguito), NB/T 47004.2 (tipo de placa completamente soldada), XXXX (tipo de carcasa de placa) y otras normas de productos de intercambiadores de calor.
b) Desarrollar reglamentos técnicos especializados para cabezales de tuberías:
1) Añadir el Apéndice N para abordar la cuestión del tipo único y la escasa aplicabilidad de la evaluación del proceso de soldadura para cabezales de tubos de intercambio de calor en el Apéndice D de NB/T 47014. Proponer requisitos especiales para la evaluación del proceso de soldadura de las soldaduras de filete, soldaduras de ranura y soldaduras de costura combinadas para cabezales de tubos. En respuesta a la aplicabilidad limitada de los tipos de pruebas no destructivas y los criterios de defectos para cabezales de tubos en el Apéndice A de NB/T 47031.2, y en combinación con los altos requisitos de parámetros y confiabilidad de la industria, se proponen requisitos especiales para las pruebas no destructivas de cabezales de tubos, aclarando la clasificación de los defectos internos y los métodos de pruebas no destructivas para las muestras de proceso de cabezales de tubos.
2) Agregar el Apéndice P y proponer requisitos especiales para la evaluación del proceso de junta de expansión de la cabeza del tubo de expansión de resistencia.
3) Agregar el Apéndice Q, proponiendo métodos de evaluación y reglas de implementación para soldadura de resistencia, expansión de resistencia y carga de extracción de cabeza de tubería de estructura combinada.
4) Añadir la cláusula 8.13 de GB/T 151 sobre "Pruebas no destructivas" (anteriormente movida hacia abajo), proporcionar cláusulas de principio para pruebas radiográficas de cabezales de tuberías (como cuando se especifica en documentos de diseño, cuando el medio es extremadamente peligroso...) y proponer la proporción mínima de muestreo.
c) Actualización de parámetros de especificación:
1) Mejorar la cláusula "Alcance" de GB/T 151 1.5, ampliar el rango de diámetro de los haces de tubos no extraíbles a 6000 mm, ampliar el rango de diámetro de los haces de tubos extraíbles a 2600-3000 mm y aumentar el producto de la presión de diseño y el diámetro nominal a 4,05 × 10 ^ 4.
d) Vibración inducida por fluidos: combinar el progreso de la tecnología de energía nuclear con casos de aplicación de ingeniería petroquímica, mejorar el método de diseño de vibración inducida por fluidos y refinar aún más las medidas de apoyo de ingeniería; específicamente, incluye:
1) Mejorar la cláusula 6.8 de GB/T 151 para el "proceso de carcasa" y complementar el nuevo método de diseño de derivación.
2) Mejorar el Apéndice C de GB/T 151 sobre “Vibración inducida por fluidos” y proporcionar principios de diseño para placas totalmente soportadas y placas antivibración.
e) Método de cálculo de expansión de placa de tubo:
1) Explicación de la aplicabilidad de la carga de la placa tubular (peso propio) y método de cálculo (diámetro grande).
2) Método de cálculo de la tensión de la estructura del tubo de tiro externo de gran tamaño.
3) Criterios de cálculo de rigidez equivalente de estructura de cono inclinado en forma de caldera.
4) Se propone el requisito de distancia mínima para las aberturas alrededor de la placa de tubos.
5) Método de análisis de tensiones para la estructura de placa sólida equivalente de placa tubular.
f) Apoyo a la actualización de datos:
1) Agregue una clasificación de diámetro grande al cilindro y proporcione el valor de espesor mínimo.
2) Proporcionar la tolerancia de redondez para cilindros de gran diámetro.
g) Refinamiento de los indicadores de eficiencia energética de los intercambiadores de calor:
1) Mejorar la cláusula a) del apartado 4.3.2.1 de GB/T 151 “Selección y cálculo” y complementar los requisitos específicos de eficiencia energética;
2) Añadir la cláusula d) en la sección 4.3.2.1 de GB/T 151 "Selección y cálculo" para complementar los métodos de prueba y evaluación de la eficiencia energética.
h) Medidas concretas para una eficiente transferencia de calor:
1) Mejorar la sección 4.3.2.2 de GB/T 151 "Selección y cálculo" y recomendar el uso de elementos de transferencia de calor de alta eficiencia o estructuras laterales de carcasa de alta eficiencia como métodos para mejorar la eficiencia de la transferencia de calor.
2) Mejorar la sección 5.4.2 de GB/T 151 sobre "Tubos de intercambio de calor", agregar componentes de transferencia de calor de alta eficiencia como tubos trenzados y proporcionar escenarios aplicables e indicadores de eficiencia de transferencia de calor para diferentes tipos de componentes.
3) Mejorar las secciones 6.8.2.1 y 6.8.2.3 de GB/T 151 "Deflectores (Componentes)", y agregar dibujos típicos, escenarios aplicables, principios de diseño e indicadores de eficiencia de transferencia de calor para estructuras laterales de carcasa de alta eficiencia, como deflectores en espiral y deflectores.
i) Indicadores cuantitativos de fugas y clasificación de la eficiencia energética de las trayectorias de flujo de la carcasa: Proponer datos cuantitativos sobre los indicadores de fugas de cada trayectoria de flujo en la trayectoria de flujo de la carcasa, establecer una relación entre el nivel del haz y los indicadores de eficiencia energética, y lograr la cuantificación de los datos y la clasificación de la eficiencia energética.
j) Determinación y optimización de los parámetros del índice de trayectoria de flujo de la carcasa:
1) Revisar la sección 6.8.2.2.3 de GB/T 151 "Control de espacio libre entre tubos de intercambio de calor y deflectores" para separar y refinar los indicadores de espacio libre, correspondientes a la clasificación de eficiencia energética.
2) Revisar la sección 6.8.2.3 de GB/T 151 sobre el espaciamiento entre deflectores y verificar la adaptabilidad del índice de espaciamiento mínimo junto con el análisis del campo de flujo.
3) Revisar la sección 6.8.3.2 de GB/T 151 "Configuración de compuertas de derivación", combinar el análisis del campo de flujo para determinar la relación cuantitativa entre la estructura del deflector de derivación y la trayectoria del flujo de derivación, verificar los principios de configuración, proporcionar requisitos de configuración y corresponder a la clasificación de eficiencia energética.
4) Revisar la sección 6.8.2.2.1 de GB/T 151 "Diámetro exterior y desviación admisible de deflectores", combinar el análisis del campo de flujo para determinar la relación cuantitativa entre el espacio libre del cilindro de placa y el flujo de fuga, mejorar la desviación admisible del diámetro exterior y los indicadores de redondez del cilindro, mejorar los indicadores al tiempo que se cumplen los requisitos de construcción de ingeniería y corresponder con la clasificación de eficiencia energética.
5) Revisar la sección 6.8.3.3 de GB/T 151 "Bloqueo de tuberías", combinar el análisis del campo de flujo para determinar la relación cuantitativa entre los canales internos sin tuberías y el flujo de fuga, verificar los principios de configuración, proporcionar requisitos de configuración y corresponder a la clasificación de eficiencia energética.
Preguntas frecuentes
Etiqueta: Tubo de intercambio de calor sic, fabricantes de tubos de intercambio de calor sic de China, proveedores, fábrica
