1. Matériau du tube de base : A106 Gr.B
Norme : ASTM A106 / ASME SA106.
Type : Tube en acier au carbone sans soudure.
Qualité : B (Résistance à la traction/limite d'élasticité intermédiaire).
Propriétés :
- Bonne résistance aux températures élevées (jusqu'à ~450°C / 840°F).
- Bonne soudabilité et formabilité.
- Rentable.
- Limitation : Susceptible à la corrosion (rouille) et à l'oxydation (calamine) à des températures élevées sans protection ; ne convient pas aux environnements corrosifs, sauf s'il est revêtu ou enduit.
2. Type d'ailettes : Ailettes pleines
Construction :Les ailettes sont fabriquées à partir de bandes de matériau pleines (généralement en acier au carbone ou parfois en acier inoxydable pour la résistance à la corrosion).
Fixation : Les ailettes sont soudées en continu (généralement par soudage par résistance, LFW ou HFW) le long de leur base à la surface extérieure du tube de base. Cela crée une liaison métallurgique solide.
Avantages :
Excellent transfert de chaleur : Le contact direct métal sur métal offre une très faible résistance thermique.
Haute résistance mécanique et durabilité : Résistant aux vibrations, à l'érosion et aux dommages physiques.
Bon pour les températures élevées : Le joint soudé maintient son intégrité à des températures élevées.
Nettoyable : Les surfaces lisses permettent un nettoyage/balayage plus facile par rapport aux ailettes encastrées.
Inconvénients :Coût plus élevé que les ailettes extrudées ou encastrées.
Chute de pression légèrement plus élevée que les ailettes à profil bas.
3. Configuration globale du tube : Type U
Forme : Le tube à ailettes est plié en forme de "U" serré (pli à 180 degrés).
Objectif :
Dilatation thermique : Permet au faisceau de tubes de se dilater et de se contracter librement à l'intérieur de la calandre d'un échangeur de chaleur sans induire de contraintes excessives sur les plaques tubulaires ou les tubes.
Retrait du faisceau : Facilite le retrait de l'ensemble du faisceau de tubes de la calandre pour l'inspection, le nettoyage ou la maintenance.
Une seule plaque tubulaire : Ne nécessite qu'une seule plaque tubulaire à l'extrémité droite, simplifiant la conception de la boîte de collecteur/canal à cette extrémité.
Construction : Le processus de pliage se produit après la fixation des ailettes. Des équipements et des techniques de pliage précis sont nécessaires pour éviter d'endommager les ailettes ou de compromettre la liaison ailette-tube au niveau du sommet du pli.
4. Résumé et applications typiques :
Un tube à ailettes de type U A106 Gr.B est un élément de transfert de chaleur robuste et performant, conçu pour les applications exigeantes à haute température où l'adaptation à la dilatation thermique et la durabilité sont essentielles. Ses principales caractéristiques sont :
Base en acier au carbone haute température : Pour l'intégrité structurelle sous la chaleur et la pression.
Ailettes pleines soudées durables : Pour un transfert de chaleur efficace et fiable vers l'air/le gaz.
Configuration en U : Pour une dilatation thermique sans contrainte et une maintenance facile.
Applications courantes :
Générateurs de vapeur à récupération de chaleur (HRSG) : Sections économiseur, évaporateur et surchauffeur récupérant la chaleur des gaz d'échappement des turbines à gaz.
Chauffages et fours de procédé : Sections de convection transférant la chaleur des gaz de combustion au fluide de procédé.
Chaudières à récupération de chaleur : Récupération de la chaleur des flux de procédé à haute température.
Réchauffeurs d'air / Pré-réchauffeurs : Chauffage de l'air de combustion à l'aide des gaz d'échappement.
Faisceaux de tubes à ailettes dans les échangeurs calandre et tubes : Lorsque le gaz est du côté de la calandre et que la dilatation thermique est importante.
Considérations clés :
Corrosion : A106 Gr.B nécessite une protection (par exemple, des revêtements comme l'aluminisation, l'ailetage avec de l'acier inoxydable, le fonctionnement dans un gaz sec/non corrosif) dans les environnements avec humidité, acides ou soufre.
Oxydation : Formera de la calamine à des températures élevées ; nécessite une considération pour les performances à long terme.
Densité des ailettes : Le nombre d'ailettes par pouce/mètre est choisi en fonction de la propreté du gaz (potentiel d'encrassement) et du transfert de chaleur requis par rapport à la chute de pression.
Rayon de courbure : L'étanchéité du pli en U est essentielle et définie par la conception de l'échangeur de chaleur et le diamètre du tube.
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