Wymiennik ciepła Producent, montaż i konstrukcja wymiennika ciepła w muszce i rurze zgodnie z ASME i TEMA
Co to jest wymiennik ciepła w muszce i rurce (STHE)?
Wymiennik ciepła w formie muszli i rurki (STHE) jest najczęściej stosowanym rodzajem wymiennika ciepła w zastosowaniach przemysłowych ze względu na jego solidność, wszechstronność,i zdolność do radzenia sobie z wysokimi ciśnieniami i temperaturamiSkłada się z powłoki (wielkiego naczynia ciśnieniowego) z wiązką rur wewnątrz.Ciepło jest przenoszone pomiędzy dwoma płynami przez ściany rur.
W przypadku STEP obowiązują dwa kluczowe standardy:
1Kodeks ASME dla kotłów i naczyń ciśnieniowych (BPVC), sekcja VIII, sekcja 1: Zapewnia bezpieczeństwo naczyń ciśnieniowych.
2.TEMA (Tubular Exchanger Manufacturers Association) Standardy: Definiuje konstrukcję mechaniczną, tolerancje i praktyki produkcyjne.
Kluczowe szczegóły techniczne zgodnie z ASME i TEMA
1.Standardy projektowania
ASME BPVC Sekcja VIII, Dywizja 1:
-Obejmuje konstrukcję granic ciśnienia (skórka, tabliczki rur, kanały).
- Wymaga obliczeń minimalnej grubości, wzmocnienia dyszy i badań hydrostatycznych.
Standardy TEMA (klasy R, C, B):
- klasa R: poważne zastosowania rafineryjne i procesowe (wysokie ciśnienie/temperatura).
- klasa C: ogólna służba handlowa/przemysłowa.
- klasa B: usługi związane z procesami chemicznymi (środowiska korozyjne).
2. Składniki i konfiguracja
| Składnik |
Opis |
| Skórka |
Pojemnik cylindryczny ( stalowa węglowa, stal nierdzewna itp.) zgodnie z normą ASME VIII-1. |
| Rury |
Rury prostokątne (OD 5/8" do 2"), materiał wybrany pod kątem odporności na korozję i ciepło. |
| Tłuszcz |
Gęsta płytka wiercona do rur; zaprojektowana zgodnie z normą ASME VIII-1 (efektywność wiązania ≥ 50%). |
| Wyroby |
Segmentacyjne, spiralne lub prętowe urządzenia zwrotne do bezpośredniego przepływu ze strony powłoki (zasady rozstawienia TEMA). |
| Kanał/nagłówek |
Odstawialne osłony (typy TEMA przedniej i tylnej głowicy: A, B, N itp.). |
| Węzły |
Włączające/wyłączające porty o rozmiarach zgodnych z ASME B31.3 lub API 660. |
Przykład wyznaczenia TEMA:
AES:
-A: Głowa przednia (przykrywająca z zablokowaniem).
- Jednorazowa łuska.
-S: pływająca tylna głowica (pull-through bundle).
3Projektowanie termiczne
Obciążenie cieplne (Q):Q=U⋅A⋅ΔTLMTD- Nie.
- U.: Ogólny współczynnik przenoszenia ciepła (W/m2·K).
- A.: Powierzchnia przenoszenia ciepła (przewodnik przewodni rury × długość rury × liczba rur).
-ΔTLMTD- Nie.: Logarytm średniej różnicy temperatury (korygowany pod kątem układu przepływu).
Arrangementy przepływów:
- Przepływ przeciwny: najwyższa efektywność termiczna.
Przepływ równoległy: prostszy, ale niższa wydajność.
Przepływ poprzeczny: powszechny w kondensatorach.
Metoda skuteczności NTU:
- Używane do złożonych układów przepływu lub zmiennych właściwości płynu.
4Projekt mechaniczny
Wymiary powłoki i rurki:
- ID powłoki: określa rozmieszczenie wiązki rur (trójkątny, kwadratowy, obrotowy kwadrat).
-Płaszczyzna rurki: minimum 1,25 × OD rurki (w celu umożliwienia czyszczenia).
Wykonanie defleksji:
-Bafle segmentalne (20~50% cięcia) z odległością na TEMA (min 1/5 ID powłoki lub 2").
- Bez rur w oknie (NTIW): eliminuje martwe strefy.
Spadek ciśnienia:
- Strona powłoki: zoptymalizowana za pomocą odstępów / cięć.
- Strona rurki: funkcja prędkości płynu i długości rurki.
5. Wybór materiału
| Składnik |
Wspólne materiały |
Wytyczne ASME/TEMA |
| Skórka |
Stal węglowa (SA-516), SS 316, Hastelloy |
Odpowiedź na korozję (typowo 3 mm). |
| Rury |
SS 304/316, Tytan, Cu-Ni, Inconel |
Kompatybilny z materiałem powłoki, aby uniknąć korozji galwanicznej. |
| Tłuszcz |
Materiały platerowane ( stalowa węglowa + warstwa SS) |
ASME VIII-1 w odniesieniu do wymogów dotyczących wiązania platerowego. |
| Zęby |
Węgiel spiralny (SS + grafyt), PTFE |
Klasa TEMA R/C/B dla ograniczeń temperatury/ciśnienia. |
6. Zgodność z normami ASME i badania
Badanie hydrostatyczne:
-1,5 × ciśnienie projektowe (ASME VIII-1 UG-99).
- Sprawdź obydwie strony.
Badanie pneumatyczne:
-1.1 × ciśnienie projektowe (jeśli badania hydrostatyczne są niepraktyczne).
Wymagania NDT:
- RT (badanie radiograficzne) dla spań.
-PT (przenikający barwnik) lub MT (cząstki magnetyczne) w przypadku pęknięć powierzchni.
7. Wspólne zastosowania
Ropa naftowa i gaz: podgrzewacze, chłodnicze, kondensatory.
Elektrownie: kondensatory pary, podgrzewacze wody.
Przemysł chemiczny: chłodzenie reaktorów, destylacja.
Chillery, ogrzewanie.
Zalety i ograniczenia
| Zalety |
Ograniczenia |
| zdolność do pracy pod wysokim ciśnieniem (zgodna z normą ASME). |
Słuszność do zanieczyszczenia (strona powłoki). |
| Łatwe do czyszczenia (odstawialne wiązki rur). |
Większy odcisk w porównaniu z wymiennikami ciepła. |
| Można je dostosować (konfiguracje TEMA). |
Wyższe koszty dla materiałów egzotycznych (tytanium). |
