Disseny i càlcul d’un bescanviador de calor

Abstract

[CATALÀ] Aquest Treball Final de Grau es dedica al disseny i càlcul mecànic d’un bescanviador de calor seguint unes primeres especificacions d’un client, concretament, d’un bescanviador de calor del tipus carcassa i tubs del tipus BEM. Es comença amb una explicació dels tipus de bescanviadors segons les diferents classificacions que es poden fer d’aquests, segons la direcció del flux dels fluids que hi circulen i segons la configuració geomètrica. S’expliquen els criteris de selecció que es solen aplicar per tal d’escollir entre un tipus de bescanviador o un altre. Es continua amb una breu explicació dels diferents tipus de materials amb que es solen fabricar aquests equips i els criteris de selecció que s’han de tenir en compte a l’hora d’escollir un material en concret i es fa una breu comparació mecànica d’aquests materials. S’expliquen els tipus de soldadura més importants amb que es fabriquen aquests equips, passant pels diferents materials d’aportació que es fan servir i es comenten les diferents Proves No Destructives que són necessàries per a la comprovació de la bona funcionalitat d’un equip a pressió. Es procedeix amb la comprovació del disseny dimensional del bescanviador segons especificacions del client seguint la normativa TEMA 9th EDITION-2007 (Tubular Exchanger Manufacturers Association, Inc.). Es conclou aquesta comprovació amb la comprovació mecànica dels gruixos per a verificar que suporten les condicions de treball demanades a les especificacions, tot això seguint la norma AD-2000 Merkblätter, norma que especifica les condicions que ha de complir qualsevol equip a pressió. Finalment, el disseny en 3D amb el software SolidWorks i la realització de plànols amb AutoCad per tal de documentar el bescanviador dissenyat.

[ANGLÈS] This Final Degree Project is dedicated to the mechanical design and calculation of a heat exchanger, following the first specifications of a client, in particular, a shell and tube heat exchanger type BEM. It begins with an explanation of the types of heat exchangers according to the different classifications that can be made of them; according to the direction of flow of the fluid flowing into them them and according to their geometric configuration. It continues explaining the selection criteria that are usually applied in order to choose between one type of exchanger or another. A brief explanation of the different types of materials used to manufacture this equipment and the selection criteria that must be considered when choosing a particular material. Is followed by a brief mechanical comparison of these materials. The most important types of welding with which this equipment is manufactured are explained, as well as the different input materials used and the different Non-Destructive Tests, that are needed to verify the proper operation of a piece of equipment are discussed. It proceeds with the verification of the dimensional design of the heat exchanger according to the client's specifications, following the TEMA 9th EDITION-2007 (Tubular Exchanger Manufacturers Association, Inc.) regulations. To conclude this check, continues with the mechanical checking of the thicknesses to verify that they support the working conditions requested in the specifications, all following the AD2000 Merkblätter standard, a rule that specifies the conditions that any pressure equipment must meet. Finally, it has a 3D design with SolidWorks software and plans with AutoCad to document the designed shell and tube heat exchanger.