Κατασκευαστής εναλλάκτη θερμότητας, συναρμολόγηση και σχεδιασμός εναλλάκτη θερμότητας κελύφους και σωλήνα σύμφωνα με τις διατάξεις ASME και TEMA
Τι είναι ο ανταλλακτής θερμότητας σκελετού και σωλήνα (STHE);
Ο ανταλλακτής θερμότητας με κέλυφος και σωλήνα (STHE) είναι ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος τύπος ανταλλακτή θερμότητας σε βιομηχανικές εφαρμογές λόγω της ανθεκτικότητας, της ευελιξίας του,και ικανότητα αντιμετώπισης υψηλών πιέσεων και θερμοκρασιώνΑποτελείται από ένα κέλυφος (ένα μεγάλο δοχείο πίεσης) με ένα δέμα σωλήνων μέσα.Η θερμότητα μεταφέρεται μεταξύ των δύο υγρών μέσω των τοιχωμάτων του σωλήνα.
Οι ΣΤΕΔ διέπονται από δύο βασικά πρότυπα:
1.Κώδικας ASME για τις λέβητες και τα δοχεία υπό πίεση (BPVC), τμήμα VIII, τμήμα 1: Εξασφαλίζει την ασφάλεια των δοχείων υπό πίεση.
2.ΤΕΜΑ (Ενωση κατασκευαστών σωληνωτών ανταλλακτικών): Ορίζει μηχανικό σχεδιασμό, ανοχές και πρακτικές κατασκευής.
Βασικές τεχνικές λεπτομέρειες σύμφωνα με την ASME και την TEMA
1.Σύμφωνα με τα πρότυπα σχεδιασμού
Τοποθέτηση των υλικών σε θερμοκρασία που υπερβαίνει τα 100 °C
- Καλύπτει το σχεδιασμό των ορίων πίεσης (κέλυφος, φύλλα σωλήνων, κανάλια).
-Απαιτεί υπολογισμούς για το ελάχιστο πάχος, την ενίσχυση του ακροβωτίου και την υδροστατική δοκιμή.
Πρότυπα TEMA (κλάσεις R, C, B):
-Τάξη R: Σοβαρές εφαρμογές σε διυλιστήρια και διαδικασίες (υψηλές πιέσεις/τεχνικές θερμοκρασίες).
-Τάξη Γ: Γενική εμπορική/βιομηχανική υπηρεσία.
-Τμήμα Β: Υπηρεσία χημικών διεργασιών (καθαριστικά περιβάλλοντα).
2. Συστατικά & Διαμόρφωση
| Συστατικό |
Περιγραφή |
| Κέλυφος |
Κύλινδρος δοχείο (ατσάλι άνθρακα, ανοξείδωτο χάλυβα κλπ.) σύμφωνα με την ASME VIII-1. |
| Σωλήνες |
Καθαροί/U σχήμα σωλήνες (OD 5/8" έως 2"), υλικό επιλεγμένο για αντοχή στη διάβρωση/θερμική αντοχή. |
| Φύλλα σωλήνων |
Πλάκα παχιάς πλάκας με τρυπήματα για σωλήνες, σχεδιασμένη σύμφωνα με την ASME VIII-1 (αποτελεσματικότητα συνδέσμων ≥ 50%). |
| Στρογγυλοί |
Τμηματικές, ελικοειδείς ή ράβδους τύπου προφυλακτήρες για την άμεση ροή από την πλευρά του κελύφους (κανόνες διαστήματος TEMA). |
| Δικτυακό κανάλι/κεφαλίδα |
Αφαίρετα καλύμματα (τύποι κεφαλιού TEMA εμπρός/πίσω: A, B, N κλπ.). |
| Σφουγγαρίσματα |
Οι πύλες εισόδου/εξόδου μεγέθους σύμφωνα με την ASME B31.3 ή την API 660. |
Παράδειγμα χαρακτηρισμού TEMA:
ΑΕΣ:
-Α: Προσωρινή κεφαλή (κάλυψη με μπουρνούλα).
-Μια βολή.
-S: πλωτή πίσω κεφαλή (συσκευή τραβήγματος).
3Θερμικό σχεδιασμό
Καύσιμο (Q):Q=U⋅A⋅ΔTΔΕΔΔ- Δεν ξέρω.
-Εσύ;: Συνολικός συντελεστής μεταφοράς θερμότητας (W/m2·K).
- Α.: Περιοχή μεταφοράς θερμότητας (στοιχείο λειτουργίας του σωλήνα × μήκος × αριθμός σωλήνων).
-ΔΤΔΕΔΔ- Δεν ξέρω.: Διαφορά μέσης θερμοκρασίας λογότυπου (διορθωμένη για τη διάταξη ροής).
Συμφωνίες ροής:
- Αντίροση: υψηλότερη θερμική απόδοση.
- Παράλληλη ροή: απλούστερη αλλά χαμηλότερη απόδοση.
- Διασταυρούμενη ροή: συχνή στους συμπυκνωτές.
Μέθοδος αποτελεσματικότητας-NTU:
- Χρησιμοποιείται για πολύπλοκες ρυθμίσεις ροής ή μεταβλητές ιδιότητες υγρών.
4Μηχανολογικός σχεδιασμός
Διάμετροι κελύφους και σωλήνα:
-Shell ID: καθορίζεται από τη διάταξη των σωλήνων (τρίγωνο, τετράγωνο, περιστρεφόμενο τετράγωνο).
- Στροφή του σωλήνα: τουλάχιστον 1,25 × ΔΟ του σωλήνα (για να επιτρέπεται ο καθαρισμός).
Σχεδιασμός προβολέα:
-Τα διαμερισμένα φέφερ (20~50% κόψιμο) με διαστήματα ανά TEMA (μίν 1/5 ID κελύφους ή 2").
- Χωρίς σωλήνες στο παράθυρο (NTIW): Εξάλειψη νεκρών ζωνών.
Κάτω πίεση:
-Προσωπική πλευρά: βελτιστοποιημένη μέσω διαχωρισμού / κοπής.
-Μέρος του σωλήνα: συνάρτηση της ταχύτητας του υγρού και του μήκους του σωλήνα.
5. Επιλογή υλικού
| Συστατικό |
Κοινά υλικά |
Οδηγίες ASME/TEMA |
| Κέλυφος |
Χάλυβα άνθρακα (SA-516), SS 316, Hastelloy |
Επιτρεπόμενη διάσταση διάβρωσης (3 mm τυπικά). |
| Σωλήνες |
SS 304/316, Τιτάνιο, Cu-Ni, Inconel |
Συμβατό με υλικό κελύφους για την αποφυγή γαλβανικής διάβρωσης. |
| Φύλλα σωλήνων |
Υλικά επικάλυψης (χάλυβας άνθρακα + στρώμα SS) |
ASME VIII-1 για απαιτήσεις επικάλυψης. |
| Πυροσβεστικά |
Σπειροειδής έλξη (SS + γραφίτη), PTFE |
Τάξη TEMA R/C/B για τα όρια θερμοκρασίας/πίεσης. |
6. ASME συμμόρφωση και δοκιμές
Υδροστατική δοκιμή:
-1,5 × πίεση σχεδιασμού (ASME VIII-1 UG-99).
- Δοκιμάστε και τις δύο πλευρές χωριστά.
Πνευματική δοκιμή:
-1,1 × πίεση σχεδιασμού (εάν η υδροστατική δοκιμή δεν είναι πρακτική).
Απαιτήσεις NDT:
- RT (ακτινογραφική δοκιμή) για συγκόλληση.
-PT (διαχρωστικό) ή MT (μαγνητικό σωματίδιο) για ρωγμές στην επιφάνεια.
7. Κοινές εφαρμογές
Πετρέλαιο και φυσικό αέριο: προθέρμανση, ψύξη, συμπυκνωτές.
Ηλεκτρικοί σταθμοί: συμπυκνωτές ατμού, θερμαντήρες νερού τροφοδοσίας.
Χημική βιομηχανία: ψύξη αντιδραστήρων, απόσταξη.
Κλιματιστικά, ψυγεία, τηλεθέρμανση.
Πλεονεκτήματα & Περιορισμοί
| Πλεονεκτήματα |
Περιορισμοί |
| Δυνατότητα υψηλής πίεσης (σύμβαση ASME). |
Προδιάθεση για μόλυνση (πλευρά κέλυφος). |
| Εύκολο καθαρισμός (αφαίρετες συσκευές σωλήνων). |
Μεγαλύτερο αποτύπωμα σε σχέση με τους ανταλλακτές θερμότητας πλάκας. |
| Προσαρμόσιμες (συγκροτήσεις TEMA). |
Αύξητο κόστος για εξωτικά υλικά (Τιτάνιο). |
