IT201800020257A1 - Giunzioni per tubi a doppia parete in scambiatori di calore e scambiatori di calore e scambiatori con tali giunzioni - Google Patents

Description

Descrizione della domanda di brevetto per invenzione industriale avente titolo "Giunzioni per tubi a doppia parete in scambiatori di calore e scambiatori con tali giunzioni”

La presente invenzione si riferisce a giunzioni per tubi a doppia parete in scambiatori di calore. Inoltre, la presente invenzione si riferisce a scambiatori dotati di tali giunzioni.

Nel campo degli scambiatori sono noti gli scambiatori del tipo con tubi a doppia parete. Tali scambiatori comprendono una pluralità di tubi a doppia parete, formati ciascuno da un tubo interno nel quale scorre il fluido da raffreddare e un tubo esterno coassiale al tubo interno per formare una intercapedine nella quale scorre il fluido di raffreddamento. Specialmente nel caso di scambiatori con tubi a doppia parete operanti ad elevate temperature (anche oltre i 650°C e, in genere nell’intorno, dei 900°C) quali ed esempio gli scambiatori indirizzati al quench dei fumi caldi in uscita dai forni per la produzione di etilene, è particolarmente critica la giunzione alle estremità dei tubi per raccordare ciascun tubo interno e la intercapedine fra i tubi ai rispettivi fluidi. Infatti, nella zona del raccordo la temperatura dei tubi raccordati varia notevolmente nello spazio di poche decine di centimetri.

Per quanto riguarda la parte critica, ossia le connessioni terminali dei tubi a doppia parete, gli scambiatori con tubi a doppia parete sono in sostanza divisi in due grandi famiglie.

La prima famiglia prevede per ciascun tubo a doppia parete un pezzo speciale a Y, vale a dire un pezzo di raccordo avente un estremo tubolare a doppia parete e un opposto estremo a parete singola per connettere una delle N-uscite lineari della radiante con il tubo interno e formare nel contempo una camera anulare alla estremità dell’intercapedine fra tubo esterno e tubo interno, con tale camera che viene connessa al flusso del fluido di raffreddamento (ad esempio una miscela acqua+vapore).

Tale tipo di giunzione ha lo svantaggio che il gradiente di temperatura nella giunzione a Y è elevatissimo poiché la temperatura varia in poche decine di millimetri dal valore dei fumi caldi (ad esempio circa 900°C) al valore del fluido di raffreddamento (in genere acqua bollente corrispondente alla pressione di lavoro) con una escursione di temperatura certamente critica per la metallurgia adottata e che produce ad esempio fenomeni di invecchiamento del materiale.

Inoltre la zona delle saldature di raccordo è difficilmente raffreddabile, anche qualora siano presente due ingressi del fluido di raffreddamento; e questo peggiora altresì le sollecitazioni termiche della giunzione (innalzamenti locali di temperatura).

Per cercare di ridurre gli svantaggi di tale prima tipologia di raccordi, la seconda famiglia di scambiatori con tubi a doppia parete prevede l’aggiunta di un manicotto (detto anche ‘sleeve’) interno alla parte del pezzo speciale ad Y a parete singola. Tale manicotto ha un estremo libero per potersi espandere assialmente, essendo esposto dal lato interno alla piena temperatura dei fumi caldi in arrivo (ad esempio a 900°C), ed estremo opposto saldato su un prolungamento del pezzo a Y a parete singola. La corona anulare così formata fra manicotto e pezzo a Y viene riempita di isolante termico, ad esempio formato da strati multipli di refrattario a differente conduttività (onde garantire un ridotto gradiente termico nella parte conica del pezzo a Y), oppure da vapore di diluizione in lieve sovrappressione rispetto ai fumi caldi (detto vapore forma una cavità quasi stagnante di isolante, una parte venendo poi mischiata ai fumi caldi trafilando sopra il manicotto).

Il vantaggio di tale soluzione con isolante risiede nelle più ridotte sollecitazioni termiche nel cilindro esterno del pezzo a Y (gradiente termico ridotto), protetto dallo strato di isolante. Nonostante la maggiore complessità, tale soluzione è perciò ad oggi la più usata.

Essa ha però lo svantaggio di potenziali infiltrazioni di particolato (coke) dovute al manicotto non sigillato rispetto al flusso di fluido caldo. Tali infiltrazioni possono a loro volta originare distorsioni del manicotto e eventualmente fessurazioni dello stesso. Sicché anche questa soluzione non risolve i problemi attuali.

Inoltre, in tutte le soluzioni progettuali esistenti sul mercato resta critico l’ingresso del fluido di raffreddamento (ad esempio acqua satura) nell’intercapedine dei tubi a doppia parete, come pure la sua uscita all’estremo opposto dello scambiatore (dove in genere il fluido di raffreddamento è una miscela in equilibrio di liquido e vapore).

In sostanza, i sistemi di ingresso (ma anche uscita; nel prosieguo per agilità di lettura ci riferiremo all’ingresso) noti si possono riassumere come segue:

-una camera ovale di distribuzione del fluido di raffreddamento, con uno o due ingressi dagli estremi lineari, che alimenta in serie/sequenza la camera anulare compresa tra il tubo esterno ed il tubo interno di ogni tubo a doppia parete;

-uno o due bocchelli di distribuzione del fluido di raffreddamento che alimentano la camera anulare compresa tra il tubo esterno ed il tubo interno di ogni tubo a doppia parete; detti bocchelli potendo essere localizzati a filo della zona del raccordo a Y che connette il tubo interno ed il tubo esterno oppure essere ad una altezza superiore rispetto al fondo della camera dell’acqua (ma sempre inferiore ai 200 mm), con un convogliatore interno che forza un flusso verticale del fluido (solitamente acqua quasi satura) prima del raggiungimento del fondo della camera anulare. I bocchelli di ingresso possono poi essere perfettamente allineati con l’asse dei tubi (ossia l’asse del/dei bocchelli interseca l’asse longitudinale del tubo interno e del tubo esterno), oppure essere eccentrici per creare un moto elicoidale ascendente.

In tutte le soluzioni, dal punto di vista fluidodinamico non viene però garantita la simmetria circolare (ossia uguale flusso in ogni posizione angolare) e sono presenti fisiologicamente delle zone a flusso depresso/stagnante, che diventano ancora più critiche come detto nel tipo di raccordo senza isolamento termico del pezzo ad Y.

Una completamente differente tipologia di scambiatori sono gli scambiatori a fascio tubiero e mantello. spesso denominati scambiatori di tipo TLE-transfer line exchangers (mentre gli scambiatori a tubi con doppia parete sono spesso denominati scambiatori di tipo lineare PQEs-primary quench exchangers o LQEs Linear Quench exchangers).

In estrema sintesi, laddove l’uscita dai forni radianti avviene con bocca singola si necessita l’installazione dei TLEs con fascio tubiero, mentre si impiegano i PQEs con tubi a doppia parete laddove l’uscita dai forni prevede bocche multiple a spaziature ravvicinate in una o più righe sfalsate.

La decisione del tipo di forno è di pertinenza della società di ingegneria specializzata nel design dei forni; il fornitore delle apparecchiature a valle (per l’appunto gli scambiatori TLEs/PQEs) è pertanto obbligato talvolta ad installare TLEs e talvolta PQEs.

Le due tipologie di scambiatori, pur svolgendo lo stesso servizio (quench rapido di fumi caldi e produzione di vapore) sono però molto diverse fra loro. Tendenzialmente i PQEs sono molto più lunghi dei TLEs e hanno sezioni di passaggio/efflusso dei fumi caldi molto superiori; sicché a parità di lunghezza il tempo di residenza dei fumi è molto più breve nei PQEs che nei TLEs. Ciò riduce lo sporcamento per formazione di coke e consente cicli operativi molto più lunghi in forni equipaggiati con PQEs che con TLEs.

Sarebbe perciò a volte preferibile l’impiego di PQEs ma ciò è incompatibile con le necessità di connessione dello scambiatore risolte invece dai TLEs.

Inoltre. Comunque, tanto nei PQEs che nei TLEs, sussistono fra gli altri i problemi di sotto brevemente riportati:

-elevata erosione causata dal gas a causa del trascinamento di particolato solido ad elevate velocità lineari (> 100 m/s);

-elevata corrosione lato acqua in caso di sedimentazione di depositi e/o zone stagnanti/ morte dato che il circuito secondario è un termosifone naturale (circuito secondario acqua quasi satura a medio-alta pressione);

-rischio di surriscaldamenti localizzati nelle suddette zone depresse di flusso a causa del crollo del coefficiente bollente dell’acqua satura;

-concentrazione di bolle nella parte alta dello scambiatore con potenziale ulteriore stagnazione/ calefazione (blanketing) e relativo surriscaldamento.

Scopo principale della presente invenzione è quello di ovviare ai problemi della tecnica nota fornendo giunzioni con struttura perfezionata per la giunzione dei tubi a doppia parete in scambiatori di calore. Inoltre, ulteriore scopo è fornire scambiatori di calore con tali giunzioni.

In vista di tali scopi si è pensato di realizzare, secondo l'invenzione, una giunzione di estremità di un tubo a doppia parete in uno scambiatore di calore, il tubo a doppia parete comprendendo un tubo interno percorso da un fluido da raffreddare e un tubo esterno che definisce con il tubo interno una intercapedine nel tubo a doppia parete che è percorsa da un fluido di raffreddamento, caratterizzata dal fatto di comprendere ad una estremità del tubo a doppia parete una piastra terminale nella quale è presente una sede che ha una apertura su una faccia della piastra terminale, un tratto terminale della estremità del tubo interno essendo accolto coassialmente nella sede attraverso la detta apertura, e con il corrispondente tubo esterno che è perifericamente fissato a tenuta attorno a detta apertura, un deflettore prolungando all’interno della sede la parete interna del tubo esterno per definire una intercapedine toroidale fra il deflettore e una parete laterale della sede, la sede essendo chiusa da un fondo che è opposto a detta apertura e che ha un passaggio connesso a tenuta alla estremità del tubo interno nella sede per il transito del fluido da raffreddare, fra intercapedine toroidale e intercapedine interna del tubo a doppia parete essendo presente in prossimità del detto fondo uno spazio radiale e la piastra terminale avendo almeno un condotto che si affaccia nella intercapedine toroidale per l’ingresso o l’uscita del fluido di raffreddamento.

Sempre in vista di tali scopi, si è anche pensato di realizzare secondo l’invenzione uno scambiatore di calore comprendente un fascio di tubi a doppia parete formati ciascuno da un tubo interno e da un tubo esterno, con scorrimento di fluido da raffreddare nel tubo interno e scorrimento di fluido di raffreddamento in una intercapedine fra tubo interno e tubo esterno, con ingresso per il fluido da raffreddare ad una estremità del fascio di tubi a doppia parete e una uscita per il fluido da raffreddare raffreddato all’altra estremità del fascio di tubi a doppia parete, e con collettori, per il fluido di raffreddamento ai due estremi del fascio di tubi a doppia parete, connessi alle dette intercapedini fra tubi interni e tubi esterni, caratterizzato da fatto che almeno ad una estremità del fascio di tubi la connessione fra ciascun tubo del fascio, corrispondenti ingressi o uscite del fluido da raffreddare e collettori per il fluido di raffreddamento è realizzata con una giunzione del tipo sopra accennato.

Per rendere più chiara la spiegazione dei principi innovativi della presente invenzione ed i suoi vantaggi rispetto alla tecnica nota si descriverà di seguito, con l'aiuto dei disegni allegati, una realizzazione esemplificativa applicante tali principi. Nei disegni:

-figura 1 rappresenta una vista schematica laterale, esplosa e parzialmente sezionata di una prima realizzazione di una giunzione secondo l’invenzione;

-figura 2 rappresenta una vista schematica assemblata della giunzione di figura 1; -figure 3, 4 e 5 rappresentano viste schematiche laterali e parzialmente sezionate rispettivamente di una seconda, terza e quarta realizzazione di una giunzione secondo l’invenzione;

-figura 6 rappresenta una vista schematica laterale, parziale e parzialmente sezionata di uno scambiatore secondo l’invenzione;

-figura 7 rappresenta una vista schematica laterale, parziale e parzialmente sezionata di una possibile variante realizzativa dello scambiatore di figura 5;

-figura 8 rappresenta una vista schematica in prospettiva di una possibile piastra della giunzione secondo l’invenzione;

-figure 9 e 10 rappresentano viste schematiche parziali e in pianta mostranti possibili piastre di connessione presenti all’estremo di tubi di uno scambiatore secondo l’invenzione;

-figura 11 rappresenta una vista schematica parziale e in pianta mostrante possibili connessione per il fluido di raffreddamento all’estremo di tubi di uno scambiatore secondo l’invenzione;

-figura 12 rappresenta una vista, simile a quella di figura 6, di una ulteriore variante realizzativa di uno scambiatore secondo l’invenzione.

Con riferimento alle figure, nelle figure 1 e 2 è mostrata una vista, rispettivamente esplosa e assemblata, di una giunzione di estremità, indicata genericamente con 10, di un tubo a doppia parete (o doppio tubo) 11 in uno scambiatore di calore.

Il tubo a doppia parete 11 comprende un tubo interno 12 percorso da un fluido da raffreddare e un tubo esterno 13, coassiale al tubo interno, che definisce con il tubo interno una intercapedine 14 che è percorsa dal fluido di raffreddamento (ad esempio acqua) dello scambiatore.

La giunzione comprende una piastra terminale 15 nella quale è presente una sede 16 che ha una apertura 17 su una faccia 24 della piastra rivolta verso il tubo a doppia parete.

La sede 16 ha una parete laterale 18 (che può vantaggiosamente essere di forma cilindrica e coassiale al doppio tubo 11) e un fondo 19 opposto alla apertura 17 e perciò affrontato alla estremità del doppio tubo 11.

Il fondo 19 ha un passaggio 20, coassiale al tubo, che viene connesso a tenuta alla estremità del tubo interno 12 per il transito del fluido da raffreddare. Vantaggiosamente la connessione è ottenuta mediante saldatura. Preferibilmente, il passaggio 20 ha un colletto 21 che sporge nella sede 16 per essere coassiale al tubo interno 12 e consentire una saldatura testa-testa della estremità del tubo interno. Tale saldatura può essere di tipo IBW (Internal Bore Welding), come facilmente immaginabile dal tecnico.

La piastra terminale 15 ha inoltre almeno un condotto 22 che sfocia sulla parete laterale 18 per l’ingresso o l’uscita del fluido di raffreddamento, come sarà chiaro nel seguito. Tale condotto sfocia nella sede 16 in una posizione vantaggiosamente prossima alla apertura 17 per avere una circolazione del fluido di raffreddamento nella intera altezza della sede, come sarà chiaro dal seguito.

Come si vede bene in figura 2, attraverso l’apertura 17 della sede 16 viene accolto coassialmente nella sede un tratto terminale della estremità del tubo interno 12 che si prolunga preferibilmente per una adatta quantità oltre l’estremità del tubo esterno. Il corrispondente tubo esterno 13 viene perifericamente connesso a tenuta attorno alla apertura 17. Vantaggiosamente, l’apertura 17 segue il perimetro del tubo esterno 13 e ha un diametro che è minore del diametro esterno del tubo esterno per permettere una saldatura periferica 23.

Vantaggiosamente, il diametro dell’apertura 17 è compreso fra il diametro esterno e il diametro interno del tubo esterno 13. In tale modo la parete interna del tubo esterno sporge sulla apertura 17 e lontano dalla parete laterale 18 della sede.

Un deflettore 25 prolunga all’interno della sede 16 la parete interna del tubo esterno 13 in modo da definire una intercapedine 26, sostanzialmente toroidale, fra il deflettore 25 e la parete laterale 18 della sede. In tale intercapedine sfocia così il condotto di circolazione 22. Vantaggiosamente, il condotto 22 si affaccia nella intercapedine toroidale in direzione radiale ad essa.

Come sarà chiaro nel seguito, i condotti 22 che si affacciano nella intercapedine toroidale possono essere più di uno, disposti preferibilmente ad intervalli attorno alla intercapedine toroidale per avere una distribuzione del fluido di raffreddamento soddisfacentemente uniforme.

Fra l’intercapedine 26 e l’intercapedine 14 interna al tubo a doppia parete è inoltre presente in prossimità del fondo 19 uno spazio radiale 27 che mette in comunicazione le due intercapedini. Tale spazio radiale può essere semplicemente ottenuto dimensionando il deflettore per avere il bordo di estremità che resta lontano dal fondo 19. Vantaggiosamente il fondo 19 può anche essere sagomato per raccordare con una curva la parete laterale 18 della sede e la parete del tubo interno saldato al passaggio 20, come si vede a titolo di esempio nelle figure.

La distanza dell’estremità del convogliatore dal fondo della sede può essere ad esempio nell’ordine dei centimetri, ma sufficiente per permettere un ingresso a simmetria circolare del fluido di raffreddamento nella porzione anulare compresa tra il tubo interno ed il diametro interno del convogliatore. Ad esempio tale distanza può essere circa di 5-20 mm e preferibilmente circa 10-15mm.

Come si vede nelle figure 1 e 2, il deflettore 25 può essere realizzato con un tratto finale del tubo esterno 13 con diametro esterno ridotto per entrare nella sede attraverso la apertura 17 e affrontarsi alla parete laterale 18 della sede.

In alternativa, il deflettore 25 può essere realizzato con un collare cilindrico 25b che sporge nella sede dalla apertura 17. In tale caso, come si vede a titolo di esempio in figura 3, il collare 25b può sporgere nella sede da un coperchio 28 posto sopra la faccia 24 della piastra. Il coperchio 28 può anche comprendere vantaggiosamente un collare 29 che sporge rispetto al piano del coperchio 28 per permettere la saldatura di testa del tubo esterno 13. Il coperchio 28 potrà avere uno spessore molto ridotto rispetto alla piastra 15. Ad esempio, il coperchio 28 potrà avere spessore fra 1/80 e 1/60 della piastra 15. In particolare, il coperchio 28 può avere spessore nell’intorno dei 10-15mm.

Vantaggiosamente, la ampiezza radiale della intercapedine 26 è tale, rispetto alla ampiezza radiale della intercapedine 14 nel doppio tubo, da creare nella camera di distribuzione verticale discendente del fluido di raffreddamento una velocità di caduta elevata atta ad uniformare il flusso in ogni posizione angolare. Ad esempio, l’ampiezza della intercapedine 26 può essere sostanzialmente uguale se non più piccola della ampiezza della intercapedine 14.

Il deflettore 25 può avere ridotto spessore (ad esempio 1.5-2 mm circa) non subendo sforzi particolari essendo a pressione differenziale.

Come si vede bene nelle figure, la piastra terminale 15 può essere vantaggiosamente formata da una prima piastra 15a e da una seconda piastra 15b accoppiate fra loro. Le due piastre 15a 15b possono essere vantaggiosamente realizzate in modo che la parete laterale 18 della sede 16 sia sostanzialmente nella prima piastra e il fondo 19 della sede sia nella seconda piastra.

Ciò rende anche più semplice la realizzazione della sede, ad esempio ottenuta con un semplice foro passante cilindrico, e del fondo eventualmente sagomato.

La piastra 15 (o la prima piastra 15a) può avere vantaggiosamente uno spessore almeno pari a 500mm (almeno quando impiegata dal lato di ingresso del fluido da raffreddare) per formare una opportuna altezza della sede e fornire una elevata robustezza all’assieme. Preferibilmente la piastra 15 (o 15a) dal lato di ingresso di uno scambiatore potrà essere almeno alta 750mm. L’eventuale piastra 15b potrà essere invece molto più sottile. Ad esempio potrà essere compresa fra 1/80 e 1/60 della piastra 15a. In particolare può essere ad esempio spessa 10-15mm.

La piastra 15 (o 15a) può essere vantaggiosamente una piastra massiccia.

L’elevato spessore della piastra 15 permette una vantaggiosa resistenza delle connessioni agli estremi dei tubi che sono sottoposti ad allungamenti differenziali a causa della dilatazione termica.

Le due piastre possono essere accoppiate con vari metodi noti. Ad esempio esse possono essere saldate una all’altra.

La piastra 15 (e nel caso di due piastre 15a 15b, almeno la piastra 15a che forma la faccia 24 verso i tubi) può essere vantaggiosamente realizzata come pezzo fucinato. Impiegare un pezzo fucinato è vantaggioso perché esso ha un carico ammissibile più alto dei tubi. Inoltre, è preferibilmente che tale piastra sia di acciaio ad alto snervamento (Mn-Mo-Ni).

L’utilizzo di un materiale ad alto snervamento quale Mn-Mo-Ni è anche vantaggioso perché si allunga di più (a pari temperatura di esercizio) dell’acciaio al carbonio (carbon steel) di cui possono essere vantaggiosamente fatti i tubi esterni. Siccome i tubi interni sono più caldi dei tubi esterni, ne discende che avere questo pezzo in metallurgia pregiata consente di ridurre/ mitigare lo sforzo assiale (compressivo) dei tubi interni.

Come si vede sempre nelle figure 2 e 3, il passaggio 20 si apre vantaggiosamente su una faccia 30 della piastra terminale 15 che è opposta al tubo a doppia parete. Le due facce 24 e 30 possono essere fra loro parallele ed estese trasversalmente all’asse dei tubi a doppia parete. Sulla faccia 30può essere presente uno strato 31 di materiale refrattario. Tale strato di materiale refrattario è attraversato da un prolungamento 32 del passaggio 20 per permettere il transito del fluido da raffreddare attraverso lo strato 31.

Un tubo 33 può portare il fluido da raffreddare al passaggio 20/32.

Il passaggio 20, il prolungamento 32 e l’eventuale tubo 33 sono tutti vantaggiosamente coassiali al tubo interno 12 per costituire minimo ostacolo al passaggio del flusso di fluido nel tubo interno 12.

Il tubo 33 può anche sporgere da una piastra tubiera 34 applicata sulla faccia libera del materiale refrattario. In tale modo, il calore all’estremo esterno del tubo 33 viene almeno parzialmente condotto alla piastra 34 che è termicamente isolata dalla faccia 30 della piastra 15 grazie allo strato di materiale refrattario 31.

In figura 4 è mostrata schematicamente una variante realizzativa della giunzione 10, nella quale il fondo della sede 19 è realizzato con un tappo 35 inserito nella sede 16 e saldato perifericamente in 36 al bordo di essa opposto all’apertura 17. Ciò permette ad esempio vantaggiosamente di saldare il tappo 35 alla estremità del tubo interno 12 prima di inserire il tutto nella sede 16 e poi saldare il tappo alla sede una volta che il tubo con il tappo sono stati inserito in posto nella sede. Anche in tale realizzazione può essere previsto uno strato refrattario 31 contro la piastra 15a e una piastra tubiera 34 dalla quale sporge un tubo 33 di arrivo del fluido da raffreddare ed allineato al passaggio 20 e al prolungamento 32 dentro lo strato refrattario, come sopra descritto per le realizzazioni delle figure 2 e 3.

In figura 5 è mostrata una possibile variante della giunzione 10. In tale variante, al posto dello strato di materiale refrattario è impiegato un elemento di collegamento 53. Tale elemento 53 è disposto fra la piastra 15 (o 15b) e il tubo 33 di arrivo del fluido da raffreddare e collega l’interno del tubo 33 al passaggio 20 per mezzo di un proprio passaggio interno tubolare 54.

Come si vede bene in figura 5, l’elemento 53 ha una forma in sezione genericamente a Y per individuare una prima estremità 55 a singola parete e una opposta seconda estremità 56 a doppia parete. L’estremità a singola parete è saldata al tubo 33, mentre la parte esterna della estremità 56 a doppia parete è saldata alla piastra 15. La piastra 15 può avere in corrispondenza della saldatura un colletto 57 attorno al passaggio 20 per facilitare la saldatura di testa alla piastra della parte esterna dell’elemento 53.

La parete interna 58 del passaggio tubolare 54 ha una estremità 59 prossima al passaggio 20 che è libera per individuare una spazio anulare che permette il movimento assiale di tale estremità 59 per compensare le dilatazioni termiche prodotte dal fluido caldo che scorre nel passaggio 54. La parete interna 58 e la parete esterna 60 della parte a doppia parete dell’elemento 53 individuano una cavità che è riempita di materiale termicamente isolante 61 per ridurre il passaggio di calore verso la parete esterna 60. Il materiale termicamente isolante 61 può essere preferibilmente multistrato a conduttività variabile (più alta verso il tubo 33) ed eventualmente in più settori circonferenziali vale a dire con interruzioni circonferenziali. Ciò può evitare fenomeni di cricche.

Vantaggiosamente lo spazio anulare all’estremità 59 della parete interna 58 può essere almeno parzialmente chiuso da una adatta guarnizione 62 per almeno ridurre le possibili infiltrazioni fra il passaggio 54 e la cavità riempita di materiale isolante 61.

La guarnizione 62 può vantaggiosamente essere realizzata con un anello metallico spaccato per permettere la sua compressione fra l’estremità 59 e l’affrontato bordo del passaggio 20 quando l’estremità 59 si avvicina a tale bordo a causa della dilatazione termica della parete 58. Per facilitare il movimento, l’estremità 59 e l’affrontato bordo del passaggio 20 possono essere preferibilmente realizzati inclinati rispetto alla direzione assiale del passaggio 54.

Anche se descritto per semplicità in relazione alla connessione di figura 2, resta inteso che l’elemento 53 può essere naturalmente impiegato anche nelle altre realizzazioni di una connessione secondo la presente invenzione.

In figura 6 è mostrato schematicamente in sezione uno scambiatore di calore con tubi a doppia parete, indicato genericamente con 40, realizzato secondo l’invenzione.

Tale scambiatore di calore 40 comprende un fascio 41 di tubi a doppia parete, formati ciascuno da un tubo interno 12 e da un tubo esterno 13. Il fluido da raffreddare scorre nei tubi interni 12, mentre il fluido di raffreddamento scorre nella intercapedine 14 fra tubo interno e tubo esterno.

L’ingresso per il fluido da raffreddare avviene ad una estremità 42 del fascio di tubi e l’uscita per il fluido raffreddato avviene all’altra estremità 43 del fascio di tubi. Collettori 44 e 45 per il fluido di raffreddamento sono inoltre presenti ai due estremi del fascio di tubi e sono connessi alle intercapedini 14 dei tubi per lo scorrimento del fluido di raffreddamento in tali intercapedini.

Per semplicità ci si riferirà ad uno scambiatore con ingresso del fluido da raffreddare dal basso e flusso di fluido di raffreddamento co-corrente, vale a dire anch’esso dal basso verso l’alto. Questa è la configurazione che copre la quasi totalità degli impianti esistenti. Per il tecnico esperto è comunque facile intuire come lo scambiatore possa essere realizzato per avere anche configurazioni diverse (esempio, fluido da raffreddare dall’alto e fluido di raffreddamento dal basso in contro-corrente).

In particolare, il fluido da raffreddare può essere costituito dai fumi in uscita da un forno per etilene e il fluido di raffreddamento può essere acqua satura ad opportuna pressione.

Almeno ad una estremità del fascio di tubi la connessione fra ciascun tubo del fascio, i corrispondenti ingressi o uscite del fluido da raffreddare e i collettori per il fluido di raffreddamento è realizzata con una giunzione 10 secondo l’invenzione. Ad esempio, in figura 6 è mostrato uno scambiatore con giunzioni 10 vantaggiosamente impiegate sul lato di ingresso dello scambiatore (il lato inferiore in figura 4) dove è perciò presente la piastra 15 (preferibilmente divisa in una prima piastra 15a e in una seconda piastra 15b) con le sedi 16, il fondo 19 e il deflettore 25.

Per semplicità, in figura 6 sono mostrate a titolo di esempio giunzioni del tipo di figura 2, ma resta inteso che possono essere impiegate anche connessioni differenti secondo l’invenzione (ad esempio quelle delle figure 3 o 4), come ora facilmente immaginabile dal tecnico.

Preferibilmente, le piastre terminali 15 delle giunzioni 10 di più tubi a doppia parete affiancati (o, se presenti, la prima e/o la seconda piastra delle piastre terminali delle giunzione 10 di più tubi a doppia parete affiancati) sono realizzate in unico pezzo.

In altre parole una unica piastra 15 (o 15a e/o 15b) si estende fra più tubi dello scambiatore e porta tutte le sedi 16 per tali tubi, come bene si vede in figura 4. Tale unica piastra (preferibilmente la piastra 15 o la piastra 15a) può essere vantaggiosamente fucinata in un blocco massiccio, con gli spessori già sopra menzionati. L’eventuale seconda piastra 15b può essere anch’essa fucinata oppure ottenuta in lamiera sagomata.

Le piastre 15a e 15b possono essere connesse fra loro mediante saldatura, per assicurare una tenuta del fluido di raffreddamento verso l’esterno.

Sotto la piastra unica può essere presente (tipicamente solo dal lato di ingresso del fluido da raffreddare) lo strato 31 in materiale refrattario e l’eventuale piastra tubiera 34 e i tubi 33 di arrivo del fluido da raffreddare. I tubi interni ricevono così direttamente il fluido da raffreddare che transita attraverso i prolungamenti 32 presenti entro il materiale refrattario.

La piastra 15 con l’eventuale strato in materiale refrattario e l’eventuale piastra tubiera 34 realizza così una piastra simile alla piastra tubiera di uno scambiatore a fascio tubiero e contenitore in pressione. In tale modo, lo scambiatore secondo l’invenzione può essere facilmente connesso ad una camera 46 di arrivo del fluido da raffreddare attraverso i tubi 33, ad esempio connessi all’uscita di un forno per etilene.

La camera 46 in realtà non esiste perché i fumi caldi vengono convogliati all’uscita del forno già nei tubi 33.

Sul lato di uscita (lato superiore in figura 6) dello scambiatore secondo l’invenzione può essere vantaggiosamente replicata la struttura della giunzione 10, preferibilmente con alcune vantaggiose modifiche.

Per semplicità, elementi della giunzione di uscita simili a quelli della giunzione di ingresso sono indicati nelle figure con la stessa numerazione ma aumentata di 100. Come si vede in figura 6, la giunzione superiore di ciascun tubo (indicata genericamente con 110) è vantaggiosamente realizzata con una piastra terminale di uscita 115 nella quale è ricavata una sede 116 per ciascun tubo. A differenza della giunzione di ingresso 10, nella giunzione di uscita 110 è preferibile che manchi il deflettore 25 e l’estremità del tubo esterno 13 è perifericamente fissata a tenuta sulla piastra terminale di uscita 115 per connettersi a detta sede 116 in modo da definire una intercapedine 126 che è un prolungamento nella sede 116 dell’intercapedine 14 del tubo a doppia parete attorno all’estremità di uscita del tubo interno 12. Il tubo interno 12 si connette ad un passaggio di uscita 120 sul fondo della sede 116 in modo che il fluido di raffreddamento circolante nella sede circonda l’estremità del tubo interno nella sede.

Vantaggiosamente, l’estremità del tubo esterno è saldata di testa sulla piastra 115 per avere la parete interna del tubo esterno sostanzialmente a filo della parete laterale della sede 116 (realizzata perciò di diametro sostanzialmente pari al diametro interno del tubo esterno 13).

Nella piastra terminale di uscita 115 è presente almeno un condotto 122 che si affaccia nella intercapedine 126 per il passaggio del fluido di raffreddamento che scorre nella intercapedine 14 del tubo a doppia parete 11. Il passaggio per il fluido di raffreddamento 122 è vantaggiosamente realizzato prossimo al fondo della sede 116 anziché essere prossimo alla apertura della sede che è di ingresso per i doppi tubi come è invece per il lato di ingresso dello scambiatore.

Ciò permette di evitare moti verticali discendenti del fluido di raffreddamento entro la sede e impedisce che eventuali bolle di vapore, che si potrebbero formare all’estremità superiore dello scambiatore, ostacolino l’uscita del fluido di raffreddamento attraverso i passaggi 122.

La piastra superiore 115 o 115b sarà assimilabile alla piastra tubiera fredda di uno scambiatore a fascio tubiero e potrà essere connessa ad una camera 47 di raccolta del fluido in uscita dai tubi interni 12 per la sua evacuazione (ad esempio attraverso un condotto 52), come ora facilmente immaginabile dal tecnico.

La piastra 115 (o 115a) all’estremo superiore dei tubi potrà avere anche uno spessore minore dello spessore della corrispondente piastra all’estremo inferiore dei tubi, per evitare moti verticali discendenti del fluido di raffreddamento, che in tale zona superiore può essere ad esempio una miscela bifase acqua+vapore.

Ad esempio, la piastra superiore (sempre vantaggiosamente realizzata fucinata e di materiale Mn-Mo-Ni) può avere uno spessore nell’intorno di un terzo dello spessore della piastra inferiore. In particolare, la piastra superiore può avere uno spessore ad esempio nell’intorno di 250mm.

Inoltre, le giunzioni dal lato freddo non hanno in genere bisogno di uno strato di refrattario come è invece preferibile per le giunzioni dal lato caldo.

A meno delle modifiche qui accennate, le giunzioni superiori 110 possono comunque essere simili a quanto già descritto per la giunzione 10.

In figura 7 è mostrata una variante delle giunzioni 10 dal lato caldo di uno scambiatore, 40 sempre nell’ambito della presente invenzione. In tale variante lo strato di materiale refrattario è stato sostituito dagli elementi di collegamento 53, così da ottenere in sostanza delle giunzioni 10 del tipo descritto con riferimento alla figura 5. Tutti i tubi 33 sono così connessi ai rispettivi passaggi 20 per mezzo degli elementi 53.

In uno scambiatore secondo l’invenzione la disposizione della pluralità di doppi tubi accomunati da una unica piastra potrà essere differente a seconda delle specifiche esigenze pratiche, oltre che impiegare una qualsiasi delle giunzioni secondo l’invenzione.

In figura 8 è mostrata schematicamente in prospettiva una possibile piastra 15, formata vantaggiosamente da una piastra 15a spessa e fucinata e da una piastra sottile 15b che realizza anche possibili flange laterali 48 di fissaggio. Tale piastra ha una pluralità di sedi 16 che si affacciano sulla superficie 24 della piastra per accogliere corrispondenti tubi a doppia parete e formare uno scambiatore secondo l’invenzione.

La piastra potrà essere conformata a parallelepipedo a base rettangolare, oppure avere spigoli laterali smussati (come mostrato a tratteggio sempre in figura 8) oppure anche avere parete laterale arrotondata per seguire almeno parzialmente l’andamento delle pareti laterali delle sedi 16. Ad esempio, ciò è mostrato nelle figure 9 e 10.

Si può pensare di realizzare piastre 15 (o 15a) con un certo numero N di sedi allineate affiancate (ad esempio 3 sedi), per realizzare così strutture modulari di N tubi a doppia parete, che possono essere affiancate secondo una o due direzioni, come mostrato ad esempio schematicamente in figura 9, per realizzare scambiatori con un numero qualsivoglia di doppi tubi.

Si può anche ad esempio pensare di realizzare piastre 15 (o 15a) con M file (ad esempio due file) di N sedi allineate affiancate (ad esempio 3 sedi), per realizzare così strutture modulari di NxM tubi che possono essere affiancate secondo una o due direzioni, come mostrato ad esempio schematicamente in figura 10.

In ogni caso, come sopra accennato, la piastra 15 o 15a in un solo pezzo per più tubi può avere un bordo periferico 51 variamente conformato, e ad esempio che segue almeno parzialmente l’andamento della parete laterale delle sedi sui bordi della piastra per avere un adatto spessore di parete delle sedi, come si vede nelle figure 9 e 10.

Si possono così ottenere piastre con punti angolosi 50 e che permettono di accoppiare tutti i doppi tubi e dare struttura rigida al sistema.

Le eventuali piastre 15b possono anche essere realizzate per seguire almeno approssimativamente il contorno delle piastre 15a alle quali sono accoppiate. Tali piastre 15b possono avere perifericamente delle flange laterali (ad esempio mostrate per i due estremi e indicate con 48 in figura 4) per imbullonare a tenuta l’ingresso dello scambiatore, o dei moduli che lo formano, alla camera 46 di arrivo del fluido da raffreddare.

La piastra 15b superiore può anche comprendere dei codoli 49 per la connessione saldata della camera 47. La camera 47 può essere vantaggiosamente ovale/ellissoidale e può vantaggiosamente riunire il fluido raffreddato in uscita da tutti i tubi interni. La camera può anche essere ispezionabile mediante un opportuno coperchio di chiusura 63, tratteggiato in figura 6. Tale coperchio può essere un coperchio piano ellissoidale affrontato ai passaggi di uscita 120.

I condotti di ingresso 22 (lato inferiore) e di uscita 122 (lato superiore) del fluido di raffreddamento possono essere connessi ai rispettivi collettori 44 e 45 connessi a loro volta ad un noto circuito di trattamento e circolazione del fluido di raffreddamento. I collettori 44 e/o 45 possono ad esempio essere realizzati per comprendere un toroide di distribuzione che circonda lateralmente almeno alcune giunzioni e dal quale partono i condotti che si affacciano nelle intercapedini delle giunzioni.

Ad esempio, in figura 11 è schematicamente mostrata in pianta una piastra di un modulo di tre tubi e che ha condotti per il fluido di raffreddamento che si estendono radialmente verso un collettore toroidale 44 o 45 che circonda il modulo.

Se desiderato, i doppi tubi nello scambiatore possono anche essere disposti affiancati su più piani paralleli, con i tubi in ciascun piano che sono sfalsati ad esempio di mezzo passo rispetto ai tubi nei piani vicini. Ciò è mostrato schematicamente a titolo di esempio per il modulo in basso a destra di figura 10. Preferibilmente, gli ingressi del fluido di raffreddamento, in particolare acqua, sono prossimi alla sommità della sede 16 dei tubi, come già sopra descritto, e sono vantaggiosamente in numero di almeno due per ciascun doppio tubo e, ad esempio, tutti connessi per ogni modulo ad un toroide alimentato dalla/dalle tubazione/ i di discesa provenienti da un noto generatore di vapore (non mostrato).

Le uscite della miscela acqua+vapore dalle sedi 116 nella parte superiore dello scambiatore sono multiple, sono il più vicino possibile alla sommità della sede e possono anche essere più numerose possibile attorno alla circonferenza di ogni tubo a doppia parete. Tutte le uscite possono essere connesse al toroide 45 che a sua volta alimenta una o più tubazioni di salita al generatore di vapore (non mostrato).

Preferibilmente, il collettore di ingresso 44 può avere ad esempio due ingressi radialmente opposti per ciascun tubo a doppia parete (come mostrato con tratteggio corto in figura 11) mentre il collettore di uscita 45 può avere ad esempio quattro uscite per ciascun tubo a doppia parete (come mostrato con tratteggio lungo in figura 11).

In figura 12 è mostrata una variante realizzativa di uno scambiatore secondo l’invenzione e che impiega giunzioni con tappi simili a quelle schematicamente mostrate in figura 4.

Elementi similari a quelli della figura 6 sono indicati in figura 12 con uguale numerazione, se non diversamente specificato, e non sono nel seguito ulteriormente descritti in dettaglio.

Ai due estremi dei tubi interni lo scambiatore 40 di figura 12 comprende rispettivi tappi 135 e 136. Il tappo 135 è saldato in posto alla piastra 115a, mentre il tappo 136 è saldato in posto alla piastra 15a. In tale modo non sono necessarie le piastre 115b e 15b. Le flange 48 possono essere realizzate ad esempio in forma di una cornice saldata alla piastra 15a.

Vantaggiosamente, il tappo ad un estremo (in figura 12 il tappo inferiore 136) è di diametro uguale al diametro dei fori della piastra 15a e vantaggiosamente all’altro estremo il tappo (tappo superiore 135 in figura) è di diametro sostanzialmente uguale al diametro interno del tubo esterno In tale modo i tappi possono essere saldati sui tubi interni prima di infilare i tubi interni nei tubi esterni. Si possono così ad esempio prima fissare i tubi esterni fra le rispettive piastre e poi inserire i tubi interni (dall’estremo con il tappo a diametro minore) e saldarli in posto. Ciò semplifica grandemente il montaggio dello scambiatore e riduce i tempi per la sua di realizzazione.

A questo punto è chiaro come si siano ottenuti gli scopi prefissati.

La giunzione e lo scambiatore proposti risolvono ad esempio i problemi fisiologici al quench dei fumi caldi in scambiatori di calore del tipo a banchi di doppi tubi per applicazione ad esempio in forni di etilene.

Inoltre, grazie alla giunzione secondo l’invenzione è possibile ottenere un flusso del fluido di raffreddamento a perfetta simmetria circolare.

Lo scambiatore secondo l’invenzione può anche sostituire vantaggiosamente gli scambiatori a fascio tubiero.

Il pezzo speciale realizzato dalla piastra 15-115 (15a-115a) preferibilmente in materiale ad alto snervamento (acciaio Mn-Mo-Ni) ed ad elevato coefficiente di dilatazione lineare rispetto agli acciai al carbonio tradizionali, permette di compensare anche la temperatura differenziale che sussiste fisiologicamente tra il tubo interno ed il tubo esterno, riducendo gli stress meccanici nella struttura.

L’uso delle piastre 15-115, 15a-115a consente di mitigare grandemente la sollecitazione assiale compressiva che viene esercitata su ogni tubo interno.

Inoltre, grazie all’invenzione è possibile raggruppare i singoli tubi a doppia parete in moduli per creare uno scambiatore pseudo-lineare a mantello (il mantello inferiore e superiore essendo le piastre 15 o 15a e 115 o 115a) più agevolmente supportabile e movimentabile e trasportabile.

La geometria speciale realizzabile secondo l’invenzione consente di creare per ogni modulo uno scambiatore pseudo-lineare; sicché la parte inferiore e la parte superiore che costituiscono l’elemento frontiera tra i fumi caldi e il fluido di raffreddamento possono essere assimilabili ad una pseudo piastra tubiera piana che può anche avere una estensione flangiata. La pseudo piastra inferiore 15b può essere preferibilmente in Inconel. La piastra 34 e/o il tubo 33 possono essere in Incoloy. La pseudo piastra superiore, a seconda delle temperatura di uscita dei fumi, può essere in acciaio basso legato o inossidabile.

La piastra 15 o 15a e/o la piastra 115 o 115a sono vantaggiosamente realizzate in materiale ad alto snervamento e ad elevato allungamento specifico rispetto ai tubi onde mitigare le sollecitazioni compressive dei tubi.

Come sopra descritto, le uscite dei fumi caldi possono essere convogliate in una camera ellissoidale, stante la bassa pressione dei fumi di cracking, che consente di accoppiare l’uscita dei tubi interni di ogni modulo. La camera ellissoidale può terminare ad esempio al sua volta con un coperchio ellittico flangiato facilmente rimovibile che consente agevoli ispezioni/manutenzioni/ pulizie.

L’ingresso dei fumi caldi può avvenire a sua volta in una camera comune a tutti i tubi interni di ogni modulo, flangiata alla pseudo-piastra tubiera inferiore ed a una piastra ad esempio in Incoloy e a sua volta saldata alle bocche di uscita dal forno. Tale camera può essere opportunamente protetta da materiale refrattario con blocchi pre-sagomati di materiale atto a resistere all’erosione/abrasione dei fumi caldi.

Naturalmente, la descrizione sopra fatta di una realizzazione applicante i principi innovativi della presente invenzione è riportata a titolo esemplificativo di tali principi innovativi e non deve perciò essere presa a limitazione dell'ambito di privativa qui rivendicato. Ad esempio, le proporzioni delle varie parti della giunzione e dello scambiatore potranno variare rispetto a quanto mostrato nei disegni per adattarsi a specifiche esigenze, come facilmente immaginabile dal tecnico. Anche il numero di tubi e la loro disposizione potranno variare a seconda della realizzazione pratica e delle specifiche esigenze. Come sopra accennato, le varie giunzioni descritte e le soluzioni di assemblaggio possono essere variamente combinate fra loro ed eventualmente con gli elementi 53 in uno scambiatore secondo l’invenzione.

Claims (22)

1. RIVENDICAZIONI 1. Giunzione di estremità (10) di un tubo a doppia parete (11) in uno scambiatore di calore, il tubo a doppia parete (11) comprendendo un tubo interno (12) percorso da un fluido da raffreddare e un tubo esterno (13) che definisce con il tubo interno una intercapedine (14) nel tubo a doppia parete (11) che è percorsa da un fluido di raffreddamento, caratterizzata dal fatto di comprendere ad una estremità del tubo a doppia parete (11) una piastra terminale (15) nella quale è presente una sede (16) che ha una apertura (17) su una faccia (24) della piastra terminale, un tratto terminale della estremità del tubo interno (12) essendo accolto coassialmente nella sede (16) attraverso la detta apertura (17), e con il corrispondente tubo esterno (13) che è perifericamente fissato a tenuta attorno a detta apertura (17), un deflettore (25) prolungando all’interno della sede (16) la parete interna del tubo esterno (13) per definire una intercapedine toroidale (26) fra il deflettore (25) e una parete laterale (18) della sede (16), la sede (16) essendo chiusa da un fondo (19) che è opposto a detta apertura (17) e che ha un passaggio (20) connesso a tenuta alla estremità del tubo interno (12) nella sede per il transito del fluido da raffreddare, fra intercapedine toroidale (26) e intercapedine interna (14) del tubo a doppia parete (11) essendo presente in prossimità del detto fondo (19) uno spazio radiale (27) e la piastra terminale (15) avendo almeno un condotto (22) che si affaccia nella intercapedine toroidale (26) per l’ingresso o l’uscita del fluido di raffreddamento.
2. 2. Giunzione secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la parete laterale (18) della sede è cilindrica e coassiale al tubo a doppia parete (11).
3. 3. Giunzione secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il detto deflettore (25) è realizzato con un tratto finale del tubo esterno (13) con diametro esterno ridotto.
4. 4. Giunzione secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il detto deflettore (25) è realizzato con un collare cilindrico (25b) che sporge nella sede (16) da detta apertura (17).
5. 5. Giunzione secondo rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che il collare cilindrico(25b) sporge nella (16) da un coperchio (28) posto sopra la detta faccia (24) della piastra (15).
6. 6. Giunzione secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il detto passaggio (20) nel fondo (19) ha un colletto (21) che sporge nella sede (16) coassialmente al tubo interno (12) ed è saldato alla estremità del tubo interno (12) per realizzare la detta connessione a tenuta.
7. 7. Giunzione secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il condotto (22) si affaccia nella intercapedine toroidale (26) in direzione radiale.
8. 8. Giunzione secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i condotti (22) che si affacciano nella intercapedine toroidale (26) sono più di uno e sono disposti attorno alla intercapedine toroidale (26).
9. 9. Giunzione secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la piastra terminale (15) è formata da una prima piastra (15a) e da una seconda piastra (15b) accoppiate fra loro, la parete laterale (18) della sede essendo sostanzialmente nella prima piastra e il fondo (19) della sede essendo nella seconda piastra.
10. 10. Giunzione secondo rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che almeno la prima piastra (15a) è un pezzo fucinato, preferibilmente in materiale ad alto snervamento ed elevato allungamento specifico.
11. 11. Giunzione secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il detto passaggio (20) connesso a tenuta alla estremità del tubo interno (12) nella sede (16) si apre su una faccia (30) della piastra terminale (15) che è opposta al tubo a doppia parete (11) e su tale faccia (30) è presente uno strato (31) di materiale refrattario attraversato da un prolungamento di detto passaggio (20) per permettere un transito del fluido da raffreddare attraverso lo strato di materiale refrattario.
12. 12. Giunzione secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il detto passaggio (20) connesso a tenuta alla estremità del tubo interno (12) nella sede (16) si apre su una faccia (30) della piastra terminale (15) che è opposta al tubo a doppia parete (11) e su tale faccia (30) è presente un elemento di collegamento (53) di arrivo del fluido da raffreddare, con una sezione ad Y per individuare una prima estremità (55) a singola parete di arrivo del fluido e una opposta seconda estremità (56) a doppia parete collegata alla piastra (15), una parete interna (58) dell’elemento di collegamento (53) ha una estremità (59) prossima al passaggio (20) che è libera per individuare una spazio anulare e fra parete interna (58) e una parete esterna (60) dell’elemento di collegamento è individuata una cavità riempita di materiale termicamente isolante (61), preferibilmente multistrato a conduttività variabile e con una o più interruzione circonferenziale.
13. 13. Giunzione secondo rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che lo spazio anulare è almeno parzialmente chiuso da una guarnizione (62).
14. 14. Scambiatore di calore (40) comprendente un fascio (41) di tubi a doppia parete (11) formati ciascuno da un tubo interno (12) e da un tubo esterno (13), con scorrimento di fluido da raffreddare nel tubo interno (12) e scorrimento di fluido di raffreddamento in una intercapedine (14) fra tubo interno (12) e tubo esterno (13), con ingresso (42) per il fluido da raffreddare ad una estremità del fascio di tubi a doppia parete (11) e una uscita (43) per il fluido da raffreddare raffreddato all’altra estremità del fascio di tubi a doppia parete (11), e con collettori (44, 45) per il fluido di raffreddamento ai due estremi del fascio di tubi a doppia parete, connessi alle dette intercapedini (14) fra tubi interni (12) e tubi esterni (13), caratterizzato da fatto che almeno ad una estremità del fascio (41) di tubi la connessione fra ciascun tubo (11) del fascio, corrispondenti ingressi (42) o uscite (43) del fluido da raffreddare e collettori (44 e/o 45) per il fluido di raffreddamento è realizzata con una giunzione (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
15. 15. Scambiatore secondo rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che le piastre terminali (15) delle giunzioni (10) di più tubi a doppia parete (11) affiancati, o la prima piastra (15a) e/o la seconda piastra (15b) delle piastre terminali delle giunzioni (10) di più tubi a doppia parete (11) affiancati sono realizzate in unico pezzo.
16. 16. Scambiatore secondo rivendicazione 15, caratterizzato dal fatto che il detto unico pezzo è un pezzo fucinato.
17. 17. Scambiatore secondo rivendicazione 15, caratterizzato dal fatto che tale unico pezzo ha un bordo periferico (51) che segue almeno parzialmente l’andamento della parete laterale (18) delle dette sedi (16) in tale unico pezzo.
18. 18. Scambiatore secondo rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che le giunzioni (10) presenti ad una estremità dello scambiatore che è di ingresso per il fluido da raffreddare hanno una faccia (30) della piastra terminale (15), opposta ai tubi a doppia parete (11), sulla quale faccia (30) si aprono i detti passaggi (20) connessi a tenuta alla estremità del tubo interno (12) per il transito di ingresso del fluido da raffreddare, su tale faccia (30) essendo presente uno strato (31) di materiale refrattario attraversato da prolungamenti (32) di detti passaggi (20) per permettere il transito del fluido da raffreddare verso i tubi interni (12).
19. 19. Scambiatore secondo rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che i collettori del fluido di raffreddamento comprendono un toroide di distribuzione (44 e/o 45) che circonda lateralmente almeno alcune giunzioni (11) e dal quale partono i condotti (22) che si affacciano nelle intercapedini toroidali (26) per l’ingresso o l’uscita del fluido di raffreddamento dalla giunzione.
20. 20. Scambiatore secondo rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che alla estremità dello scambiatore che è l’uscita (43) del fluido da raffreddare ci sono giunzioni (110) comprendenti una piastra terminale di uscita (115) nella quale è presente una sede (116) che accoglie la estremità di uscita del tubo interno (12), con il tubo interno (12) che si connette ad un passaggio di uscita (120) nella sede (116) e con la corrispondente estremità del tubo esterno (13) che è perifericamente fissata a tenuta sulla piastra terminale di uscita (115) per connettersi a detta sede (116) così da definire una intercapedine (126) che è un prolungamento nella sede (116) dell’intercapedine (14) del tubo a doppia parete attorno all’estremità di uscita del tubo interno (12), nella piastra terminale di uscita (115) essendo presente almeno un condotto (122) che si affaccia nella intercapedine (126) per il passaggio del fluido di raffreddamento che scorre nella intercapedine (14) del tubo a doppia parete (11).
21. 21. Scambiatore secondo rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che l’uscita (43) è racchiusa da una camera ellissoidale (47) con un coperchio di ispezione (63) preferibilmente piano e di forma ellissoidale.
22. 22. Scambiatore secondo rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che alla estremità dello scambiatore che è l’ingresso (42) del fluido da raffreddare ci sono per ciascun tubo a doppia parete gli elementi di collegamento (53) con sezione ad Y connessi ai passaggi (20) per permettere il transito del fluido da raffreddare verso i tubi interni (12).