ASME ve TEMA'ya göre kabuk ve boru ısı değiştiricisinin üreticisi, montajı ve tasarımı
Kabuk ve tüp ısı değiştiricisi (STHE) nedir?
Kabuk ve boru ısı değiştiricisi (STHE), dayanıklılığı, çok yönlülüğü,ve yüksek basınç ve sıcaklıklara dayanıklıBir sıvı tüplerden (tüp tarafı) akıyor ve diğerleri tüplerin dışına, kabuğun içinde (küpe tarafı) akıyor.Sıcaklık iki sıvı arasında boru duvarları üzerinden aktarılır.
STHE'ler iki temel standartla yönetilir:
1.ASME Kazan ve Basınçlı Kap Kodları (BPVC), Bölüm VIII, Bölüm 1: Basınçlı kapların güvenliğini sağlar.
2.TEMA (Tubular Değiştiriciler Derneği) Standartları: Mekanik tasarımı, toleransları ve üretim uygulamalarını tanımlar.
ASME ve TEMA'ya göre temel teknik ayrıntılar
1.Tasarım standartları
ASME BPVC Bölüm VIII, Bölüm 1:
- Basınç sınır tasarımını kapsar (kabuk, boru levhaları, kanallar).
- Minimum kalınlık, nozel güçlendirme ve hidrostatik test için hesaplamalar gerektirir.
TEMA standartları (R, C, B sınıfları):
-Sınıf R: Ağır rafineriler ve işlem uygulamaları (yüksek basınç/sıcaklıklar).
- C sınıfı: Genel ticari/endüstriyel hizmet.
-B sınıfı: Kimyasal işlem hizmeti (yok edici ortamlar).
2Bileşenler ve Yapılandırma
| Bileşen |
Açıklama |
| Kabuk |
ASME VIII-1'e göre silindirli kap (karbon çelik, paslanmaz çelik vb.) |
| Tüpler |
Düz/U şekilli borular (OD 5/8 "den 2" e kadar), korozyon/termal direnç için seçilen malzeme. |
| Tüp yaprağı |
Tüpler için delinen kalın levha; ASME VIII-1 (bağırsak verimliliği ≥ 50%) uyarınca tasarlanmıştır. |
| Sıfırlayıcılar |
Segmental, spiral veya çubuk tipinde, kabuk tarafı akışını yönlendirmek için defler (TEMA aralık kuralları). |
| Kanal/Başlık |
Alınabilir kapaklar (TEMA ön/arka kafa türleri: A, B, N, vb.). |
| Fırınlar |
ASME B31.3 veya API 660 uyarınca boyutlandırılmış giriş/çıkış portları. |
TEMA İsimlendirme Örneği:
AES:
- A: Ön baş (çivilenmiş kapak).
- Tek geçişli mermi.
-S: Yüzen arka kafa (çekici paket).
3. Termal tasarım
Isı Gücü (Q):Q=U⋅A⋅ΔTLMTD- Hayır.
- U.: Toplam ısı transferi katsayısı (W/m2·K).
- A.: Sıcaklık aktarım alanı (tüp OD × uzunluk × tüp sayısı).
-ΔTLMTD- Hayır.: Log ortalama sıcaklık farkı (akış düzenlemesi için düzeltilmiştir).
Akış düzenlemeleri:
- Karşı akış: En yüksek termal verimlilik.
- Paralel Akış: Daha basit ama daha düşük verimlilik.
- Çapraz akış: Kondansörlerde yaygın.
Etkinlik-NTU Yöntemi:
- Karmaşık akış düzenlemeleri veya değişken sıvı özellikleri için kullanılır.
4Mekanik tasarım.
Kabuk ve tüp boyutları:
- Shell ID: Tüp kümesi düzenine göre belirlenir (üçgen, kare, dönen kare).
-Tüp mesafesi: En az 1.25 × tüp OD (temizlenmesini sağlamak için).
Değiştirme tasarımı:
-TEMA'ya göre aralık (min 1/5 kabuk kimliği veya 2") ile segmental defler (20% 50% kesim).
- Pencere içi tüp yok: ölü bölgeleri ortadan kaldırır.
Basınç düşüşü:
-Şel tarafı: Baffle aralık/kesim yoluyla optimize edildi.
-Tüp tarafı: sıvı hızı ve tüp uzunluğunun fonksiyonu.
5Malzeme Seçimi
| Bileşen |
Ortak Malzemeler |
ASME/TEMA Kılavuzu |
| Kabuk |
Karbon çelik (SA-516), SS 316, Hastelloy |
Korrozyona izin (tipik olarak 3 mm). |
| Tüpler |
SS 304/316, Titanyum, Cu-Ni, Inconel |
Galvanik korozyondan kaçınmak için kabuk malzemeleriyle uyumludur. |
| Tüp yaprağı |
Plak malzemeler (karbon çelik + SS katmanı) |
ASME VIII-1, plakeli yapıştırma gereksinimleri için. |
| Gaskets |
Spiral sarmalı (SS + grafit), PTFE |
Sıcaklık/basınç sınırları için TEMA sınıfı R/C/B. |
6. ASME Uyum ve Test
Hidrostatik Test:
-1,5 × tasarım basıncı (ASME VIII-1 UG-99).
- Kabuk ve tüp taraflarını ayrı ayrı test edin.
Pnömatik Test:
-1.1 × tasarım basıncı (hidrostatik test pratik değilse).
NDT Gereksinimleri:
-RT (radiografik test) kaynaklar için.
Yüzey çatlakları için -PT (boya penetranti) veya MT (manyetik parçacık).
7. Ortak Uygulamalar
Petrol ve Gaz: Ön ısıtıcı, soğutucu, kondansör.
Elektrik santralleri: Buhar kondansatörleri, besleme suyu ısıtıcıları.
Kimya Endüstrisi: Reaktör soğutma, damıtma.
HVAC, soğutucular, şehir ısıtması.
Avantajları ve Sınırları
| Avantajlar |
Sınırlar |
| Yüksek basınç kapasitesi (ASME uyumlu). |
Kirlenmeye eğilimli (kabuk tarafı). |
| Temizlenmesi kolay (kaldırılabilir boru kümeleri). |
Daha büyük bir ayak izi karşılaştırıldığında plaka ısı değiştiricileri. |
| Özelleştirilebilir (TEMA yapılandırmaları). |
Egzotik malzemeler için daha yüksek maliyet (Titanium). |
