Déflecteurs de tigesont l'un de ces composants auxquels la plupart des gens ne pensent pas jusqu'à ce que quelque chose se passe mal. Ce ne sont pas les tubes. Ce ne sont pas des plaques tubulaires. Ce ne sont que des supports qui guident le-flux côté coque-et pourtant nous les avons vu faire ou défaire les performances de l'échangeur de chaleur.
Nous avons spécifié, installé et remplacé des déflecteurs de tiges dans plusieurs secteurs. Voici ce que nous avons appris sur les moments où ils travaillent, sur les moments où ils ne fonctionnent pas et pourquoi vous devriez vous en soucier.
Ce que font réellement les déflecteurs de tiges
Dans un échangeur de chaleur à calandre et à tubes, les déflecteurs ont deux fonctions : soutenir les tubes et diriger le flux côté coque-. Les déflecteurs segmentaires traditionnels font les deux-mais ils créent des zones de chute de pression élevée et de recirculation du débit où l'encrassement s'accumule.
Les déflecteurs de tiges adoptent une approche différente. Au lieu de plaques solides avec des découpes, ils utilisent une grille de tiges qui soutiennent les tubes et dévient le flux à travers le faisceau.
Quels déflecteurs de tiges font bien :
- Flux direct à travers les tubes avec moins de chute de pression
- Réduire les zones stagnantes où se forment les encrassements
- Permettre au faisceau de tubes de se dilater et de bouger (important pour les conceptions à tête flottante)
- Minimise les vibrations du tube (meilleur support que de nombreuses conceptions segmentaires)
Ce qu'ils ne font pas bien :
- Ils ne créent pas le même niveau de turbulence que les chicanes segmentaires
- Ils sont moins efficaces pour forcer le flux dans le faisceau de tubes à faible vitesse.
- Ils peuvent permettre le contournement des flux si l'espacement des tiges est trop grand
Chicanes de tige et encrassement : ce que nous avons mesuré
L'un des avantages revendiqués des déflecteurs de tiges est la réduction de l'encrassement. Nous avons constaté que cela était vrai-mais sous certaines conditions.
Nos données sur les encrassements sur plusieurs services :
| Service | Taux d'encrassement avec des chicanes segmentaires | Taux d'encrassement avec les déflecteurs de tige | Réduction |
| Eau de refroidissement propre | Base de référence (faible) | Même | ~5% |
| Eau de procédé traitée | 1.0x | 0.6x | -40% |
| Hydrocarbure léger | 1.0x | 0.7x | -30% |
| Pétrole lourd (haute vitesse) | 1.0x | 0.8x | -20% |
| Pétrole lourd (faible vitesse) | 1.0x | 1.2x | +20 % (pire) |
À retenir : les déflecteurs de tiges réduisent l'encrassement dans la plupart des services, mais uniquement si la vitesse côté coque-est supérieure à environ 0,5 m/s. En dessous, la réduction des turbulences aggrave les encrassements.
Espacement des tiges : la variable de conception critique
Nous constatons fréquemment cette erreur : les ingénieurs spécifient les déflecteurs de tiges sans préciser l'espacement des tiges. Le fabricant utilise un espacement standard, qui peut ou non être approprié pour votre service.
Nos lignes directrices :
| Type de service | Espacement recommandé des tiges | Remarques |
| Clean fluids, high velocity (>1 m/s) | 40 à 60 millimètres | Un espacement large réduit la chute de pression |
| Encrassement modéré | 30 à 40 millimètres | Équilibre le contrôle de l’encrassement et la chute de pression |
| Encrassement élevé, vitesse modérée | 20 à 30 millimètres | Un espacement plus serré améliore les turbulences |
| Viscous fluids (>50 CP) | 25 à 35 mm | Besoin de suffisamment de turbulences pour éviter la stagnation |
| Faible vitesse (<0.5 m/s) | 20-25 mm | Un espacement plus serré compense la faible vitesse |
Déflecteurs de tige dans les échangeurs à tête flottante
Les déflecteurs à tige sont particulièrement bien-adaptés aux conceptions à tête flottante, car ils soutiennent les tubes sans restreindre le mouvement de la tête flottante.
Ce qu'on aime :
- Les tiges se fixent à la plaque tubulaire fixe, pas à la tête flottante
- Le paquet peut glisser dans la coque sans interférence
- Les tiges ne créent pas de points d'appui fixes limitant la dilatation thermique
Ce que nous vérifions :
- Espace entre les tiges et la coque-si les tiges grattent contre la coque lors de l'insertion du faisceau, vous avez des problèmes
- Fixation des tiges à la plaque tubulaire-les tiges soudées sont meilleures que les tiges filetées pour les conceptions à faisceau flottant
Nous avions un échangeur à tête flottante où les déflecteurs de tiges étaient fixés avec des raccords filetés. Les fils se sont desserrés avec le temps en raison des vibrations et des cycles thermiques. Nous les avons remplacés par des connexions soudées et le problème a disparu.
Déflecteurs à tige contre disques-et-déflecteurs à beignets
Nous ne voyons pas aussi souvent des déflecteurs à disque-et-en forme de beignet dans les conceptions plus récentes, mais ils sont toujours présents dans les usines plus anciennes. Il s'agit d'une autre option à faible-chute de pression-.
| Fonctionnalité | Déflecteurs de tige | Disque-et-déflecteurs en forme de beignet |
| Chute de pression | Faible | Très faible |
| Résistance à l'encrassement | Bien | Modéré |
| Support de tube | Excellent (nombreux points d'appui) | Passable (moins de points d'appui) |
| Amortissement des vibrations | Excellent | Modéré |
| Coût de fabrication | Modéré | Élevé (plus de pièces) |
| Facilité de mise à niveau | Bien | Mauvais (nécessite une modification du shell) |
Notre préférence : les chicanes à tiges dans presque tous les cas. Ils sont plus simples à fabriquer, plus faciles à installer et offrent un meilleur support de tube.
Qualité de fabrication : ce que nous recherchons
Les déflecteurs de tiges sont aussi bons que leur fabrication. Nous avons vu des déflecteurs de tiges de mauvaise qualité qui causaient plus de problèmes qu'ils n'en résolvaient.
Notre liste de contrôle d’inspection pour les déflecteurs de tiges :
- Rectitude des tiges : les tiges pliées frotteront contre les tubes. Vérifiez avant l'installation.
- Dégagement entre la tige-et-le tube : doit être compris entre 0,5 et 1,0 mm. Trop serrés et ils se lient ; Trop lâche et ils ne supportent pas.
- Qualité de la soudure : les tiges soudées à la plaque tubulaire doivent avoir des soudures à pénétration complète.
- Matériau de la tige : correspond au matériau du tube. Des métaux différents peuvent provoquer une corrosion galvanique.
Liste de contrôle de sélection pour les échangeurs à chicanes à tiges
Avant de spécifier les déflecteurs à tige :
- Vitesse latérale-coquille : est-elle supérieure à 0,5 m/s ? Dans le cas contraire, les déflecteurs à tige pourraient ne pas être efficaces.
- Tendance à l'encrassement – les déflecteurs de tige réduisent l'encrassement dans la plupart des services, mais vérifiez par rapport à votre fluide spécifique.
- Risque de vibration – les déflecteurs à tiges sont excellents pour le contrôle des vibrations. Si les vibrations sont un problème, c'est un bon choix.
- Espacement des tiges – précisez-le. Ne laissez pas le soin au fabricant.
- Fixation de tige – les tiges soudées sont plus fiables que les tiges filetées dans les conceptions flottantes.
- Dégagement – assurez-vous d’un dégagement adéquat entre les tiges et la coque pour l’installation du faisceau.
- Qualité de fabrication – inspectez la rectitude de la tige et la qualité de la soudure avant l’installation.
- Coût : les déflecteurs à tige sont généralement 10 à 15 % plus chers que les déflecteurs segmentaires. Dirigez l’économie.