Evaporador casco e tubo

O Evaporador Shell-and-Tube é o tipo de evaporador preferido para sistemas com capacidade de resfriamento acima de 50 kW, onde sua alta massa térmica, tolerância a fluidos de processo sujos ou corrosivos e facilidade de manutenção mecânica proporcionam vantagens decisivas em relação às alternativas de placa, bobina ou placa soldada. A Lynxcool projeta e fabrica cada evaporador de casco e tubo de acordo com os requisitos térmicos e de pressão específicos do projeto, com códigos de projeto cobrindo GB 151, ASME Seção VIII Div. 1, e PED 2014/68/UE.

A compatibilidade de refrigerante padrão inclui amônia (R717), CO₂ (R744), misturas de HFC (R22, R404A, R507A, R134a, R410A) e misturas de HFO/HFC de próxima geração (R448A, R449A, R452A). Especificações de materiais personalizados estão disponíveis para circuitos transcríticos de CO₂ de alta pressão e para fluidos de processo fora da química padrão de água/glicol.

Parâmetros Técnicos

Escopo de aplicação

Refrigeração Industrial

•Barris de resfriamento para armazenamento refrigerado e armazéns refrigerados - circuitos R717 ou R744 inundados

•Circuitos de glicol de congelamento rápido e congelamento em espiral — evaporação de salmoura em baixa temperatura até -55 °C

• Unidades de resfriamento de parafuso embaladas com amônia — configurações DX ou inundadas no lado do casco

•Sistemas de reforço transcríticos de CO₂ - tarefas de evaporador e resfriador de gás de alta pressão

Processo e resfriamento industrial

•Resfriamento da camisa do reator químico — titânio resistente à corrosão ou feixes de tubos 316L

•Circuitos de água gelada de moldagem por injeção e extrusão de plásticos

•Tanques de fermentação de alimentos e bebidas e circuitos de resfriamento do pasteurizador

•Resfriamento de processos de salas limpas farmacêuticas com acabamentos de superfície compatíveis com GMP

•Resfriamento secundário do circuito de glicol do data center (projetos de alta vazão e baixo ΔT)

HVAC e resfriamento distrital

•Grandes barris de resfriamento centrífugo e de parafuso — substitui componentes OEM ou atualização independente

•Estações de troca de calor de resfriamento distrital - tarefas água-água ou refrigerante-água

•Circuitos híbridos de resfriamento livre — evaporadores de recuperação de água quente de alta pressão

Principais recursos técnicos

1. Configuração inundada vs. DX Shell-Side

Lynxcool projeta o evaporador casco e tubo em configurações inundadas ou de expansão direta (DX). Os evaporadores inundados mantêm um nível de refrigerante líquido em todo o feixe de tubos, maximizando a área de superfície molhada e fornecendo coeficientes gerais de transferência de calor (U) 20 – 35% maiores que DX na mesma geometria de tubo. Eles são a escolha padrão para sistemas de amônia e grandes resfriadores de parafuso HFC. As configurações DX são aplicadas onde a minimização da carga líquida é crítica — zonas de segurança de CO₂, sistemas HFO de baixo GWP ou chillers modulares onde o controle de estoque de refrigerante é um requisito regulatório.

2.  Geometria aprimorada da superfície do tubo

Os tubos de cobre padrão são especificados com um perfil com ranhuras internas (micro-aletas) no lado da água/processo, aumentando a área molhada interna em 60 a 80% em comparação com um furo liso e induzindo turbulência em números de Reynolds mais baixos. A superfície externa do lado do refrigerante utiliza um perfil de aleta baixa (26 fpi) que aumenta a área de ebulição nucleada e reduz o início de ressecamento. Para aplicações inundadas com amônia, tubos externos lisos são usados ​​para evitar o arrastamento de líquido – o maior diâmetro de saída da bolha de NH₃ se beneficia de uma superfície externa desobstruída.

3.  Disposição de tubo multipassagem

Os projetos de passagem única minimizam a queda de pressão em aplicações de alto fluxo e baixo ΔT (resfriamento de data center, resfriamento urbano). Os projetos de duas e quatro passagens aumentam a velocidade lateral do tubo em vazões mais baixas, mantendo o fluxo turbulento (Re > 10.000) e altos coeficientes de filme mesmo com carga parcial. A configuração da passagem é selecionada durante o projeto térmico para atender simultaneamente às metas de ΔT, queda de pressão e energia da bomba específicas do projeto.

4.  Engenharia de vasos de pressão e conformidade com códigos

Cada carcaça do evaporador Shell-and-Tube é fabricada a partir de placa de vaso de pressão certificada (Q345R ou SA-516 Gr.70), testada radiograficamente em costuras longitudinais (RT Grau II) e testada hidrostaticamente a 1,25× pressão de projeto antes do isolamento. As juntas entre tubo e espelho são expandidas por rolo e soldadas com vedação para serviço com amônia. A inspeção de terceiros pela CCS, TÜV ou Bureau Veritas está disponível mediante solicitação. Relatórios completos de testes de materiais (MTRs), mapas de solda e certificados de testes de pressão são fornecidos com cada unidade.

5.  Proteção contra corrosão e flexibilidade de materiais

A proteção contra corrosão do lado do casco é inerente ao ambiente do fluido refrigerante. O material do lado do tubo é selecionado para combinar com o fluido do processo: cobre TP2 padrão para água gelada limpa; Aço inoxidável 316L para ácidos suaves, água clorada ou circuitos de qualidade alimentar; titânio Grau 2 para água do mar, água salobra ou produtos químicos agressivos; cuproníquel 90/10 para aplicações marítimas. O material da folha do tubo é compatível com a liga do tubo para eliminar o acoplamento galvânico.

6.  Montagem e testes de fábrica

Cada evaporador Shell-and-Tube é totalmente montado, isolado e testado sob pressão na fábrica da Lynxcool antes do envio. Os flanges de conexão são perfurados de acordo com as especificações da tubulação do cliente. O isolamento de poliuretano de célula fechada aplicado de fábrica (padrão de 50 mm, 75 mm para serviço em baixa temperatura abaixo de -20 °C com evaporação) elimina o trabalho de isolamento no local e garante uma integridade consistente da barreira contra umidade. As unidades são enviadas com carga de retenção de nitrogênio (0,05 – 0,1 MPa) para evitar oxidação interna durante o transporte e armazenamento.

Por que fazer parceria com Lynxcool

•Projeto térmico específico do projeto: cada evaporador casco e tubo é dimensionado de acordo com sua carga exata, propriedades de fluido, fatores de incrustação e queda de pressão permitida - não selecionados em um catálogo fixo

•Capacidade de fabricação multicódigo: GB 151, ASME VIII Div. 1, e PED 2014/68/UE de uma única fábrica, reduzindo o número de fornecedores em projetos internacionais

•Compatibilidade total com refrigerante: misturas de amônia, CO₂ transcrítico, HFC e HFO de última geração, todas suportadas com materiais apropriados e especificações de vedação

•Pacote de qualidade documentado: MTRs, relatórios de testes radiográficos, certificados de testes hidrostáticos e dados de placas de identificação fornecidos como padrão — sem custo adicional

•Isolamento e revestimento integrados: unidades acabadas de fábrica chegam prontas para serem conectadas, eliminando subcontratos de isolamento de campo e lacunas de controle de qualidade

•Experiência em substituição e modernização: Lynxcool pode reprojetar um substituto imediato para qualquer barril de chiller OEM, combinando padrão de flange, área de cobertura e orientação do bocal para minimizar o tempo de inatividade da planta durante a troca

•Vantagem de custo fabricado na China: 25 a 40% abaixo dos fabricantes europeus equivalentes de vasos de pressão em níveis de qualidade certificados comparáveis, com selo ASME U e marcação PED CE disponíveis

Perguntas frequentes

P: Qual é a diferença entre um evaporador inundado e um evaporador casco e tubo DX?

R: Em um evaporador inundado, o casco contém uma poça de refrigerante líquido que submerge todo o feixe de tubos; o refrigerante ferve da superfície do líquido para cima, maximizando a área molhada e os coeficientes de transferência de calor. Em um evaporador DX (expansão direta), a válvula de expansão mede o refrigerante na entrada do casco e o refrigerante é totalmente evaporado antes de chegar à saída; a carga líquida é significativamente menor. Projetos inundados alcançam valores U de 20 a 35% melhores e são preferidos para amônia e grandes sistemas de HFC. Os projetos DX são escolhidos quando a minimização do estoque de refrigerante é uma prioridade.

P: Qual material de tubo devo especificar para meu fluido de processo?

R: Para água gelada limpa ou glicol, o cobre TP2 padrão é a escolha mais econômica. Para ácidos suaves, água clorada de torre de resfriamento ou circuitos de contato com alimentos, especifique aço inoxidável 316L. Para água do mar, água salobra ou produtos químicos agressivos, o titânio Grau 2 oferece a melhor resistência à corrosão. Os engenheiros térmicos da Lynxcool confirmarão a compatibilidade do material em relação ao seu relatório de química do fluido antes de emitir o desenho de fabricação.

P: Você pode fabricar um barril de reposição para uma marca de chiller existente?

R: Sim — este é um dos nossos tipos de projeto mais comuns. Forneça os dados da placa de identificação do OEM, o desenho do flange de conexão e as dimensões da superfície do invólucro, e a Lynxcool projetará uma substituição imediata que corresponda ao serviço térmico original e a todas as interfaces mecânicas. As unidades de modernização normalmente são entregues em 8 a 12 semanas e a instalação é uma troca direta, minimizando o tempo de inatividade da planta.

P: Quais fatores de incrustação você usa no projeto térmico?

R: Os fatores de incrustação padrão seguem os padrões TEMA: 0,000088 m²·K/W (0,0005 hr·ft²·°F/BTU) para o lado do tubo de água gelada limpa e 0,000176 m²·K/W (0,001) para água do condensador da torre de resfriamento. Os clientes podem especificar tolerâncias de incrustação específicas do projeto; nós os incorporamos diretamente no modelo térmico HTRI ou Bell-Delaware e os documentamos na folha de dados.

P: Qual é a pressão operacional máxima para serviço transcrítico de CO₂?

R: Para o lado de alta pressão de CO₂ (resfriador de gás), o Lynxcool projeta para pressão de projeto de 12 MPa usando placa de revestimento SA-516 Gr.70 e tubos de aço carbono ou aço inoxidável de alta pressão, fabricados de acordo com ASME VIII Div. 1. Para o lado do evaporador de baixa pressão de um sistema booster de CO₂, o projeto padrão de 4,0 MPa normalmente é suficiente. Ambos estão dentro do escopo de código atual da fábrica.

P: Como o evaporador casco e tubo é isolado e o isolamento pode ser removido para manutenção?

R: A espuma de poliuretano de célula fechada de 50 mm aplicada na fábrica (75 mm para serviço abaixo de -20 °C) é colada ao exterior do casco e finalizada com uma capa reforçada com fibra de vidro. Ambas as tampas das extremidades (caixas de água) são deixadas sem isolamento ou equipadas com almofadas de isolamento removíveis, permitindo o acesso ao feixe de tubos para limpeza mecânica ou inspeção do tubo sem demolir o isolamento principal. A obstrução do tubo ou a substituição do conjunto podem ser realizadas no local sem recuperação de refrigerante do lado do casco se a unidade estiver isolada e drenada.

P: Que prazo de entrega e pacote de documentação devemos esperar?

R: Unidades padrão (DN 200 – DN 800, tubos de cobre, código GB 151): 4 – 6 semanas a partir da aprovação do desenho. Unidades grandes ou de materiais especiais (DN 1.000+, titânio, carimbo ASME U, PED): 8 a 14 semanas. Pacote de documentação padrão: Desenho de arranjo geral, folha de dados térmicos, relatórios de teste de materiais, mapa de solda, relatório de teste radiográfico, certificado de teste hidrostático, fricção de placa de identificação e lista de embalagem. Certificados de inspeção de terceiros (TÜV, BV, CCS) são incluídos quando especificados no pedido.