تُعد حزمة الأنابيب المزعنفة المكون الأساسي لنقل الحرارة في مبادل حراري مبرد بالهواء. تتكون من صفوف متعددة من الأنابيب المزعنفة المثبتة في كل طرف بألواح أنابيب ومتصلة بصناديق رؤوس الدخول/الخروج، ومثبتة داخل إطار هيكلي حيث يتم دفع الهواء المحيط أو سحبه عبر الأسطح المزعنفة بواسطة مراوح محورية.
يتم توريد كل حزمة كتجميع كامل — بما في ذلك الأنابيب، الزعانف، ألواح الأنابيب، صناديق الرؤوس، الإطارات الجانبية، وحلقات الرفع — جاهزة للتركيب المباشر في خليج مبادل حراري مبرد بالهواء (ACHE) موجود أو جديد. تشمل تكوينات الحزمة الأفقية (الدفع القسري/المستحث)، الإطار A (مكثفات بخار مبردة بالهواء)، والإطار V (تكثيف بخار محمي من التجمد).
| المكون | المادة / المعيار | المعلمات الرئيسية |
|---|---|---|
| أنابيب الأساس | فولاذ كربون منخفض مسحوب على البارد بدون لحام ASME SA179؛ ASTM A213 TP304L/316L | القطر الخارجي 15.88-50.8 مم؛ الجدار 1.2-5.0 مم |
| الزعانف | ألومنيوم 1060 (Al1060)؛ نحاس C1100 | ارتفاع الزعنفة يصل إلى 15.88 مم؛ سمك الزعنفة ~0.4 مم |
| ألواح الأنابيب | فولاذ كربون / فولاذ سبائكي حسب التصميم | متوافق مع ASME Sec. VIII Div.1 |
| صناديق الرؤوس | SA516 Gr.70؛ 316L؛ Duplex 2205 | نوع القابس أو غطاء قابل للإزالة حسب API 661 |
| الإطار الهيكلي | فولاذ كربون مجلفن بالغمس الساخن أو فولاذ مقاوم للصدأ | مُصنف لأحمال الرياح والزلازل |
الخصائص الميكانيكية لأنبوب الأساس ASME SA179: قوة الشد ≥325 ميجا باسكال، قوة الخضوع ≥180 ميجا باسكال، الاستطالة ≥35%، الصلابة ≤72 HRB. الموصلية الحرارية لزعنفة Al1060 ~237 واط/م*كلفن، أقصى درجة حرارة تشغيل مستمرة 285 درجة مئوية. تشمل طرق الزعنفة النوع المدمج G، النوع الملفوف بقاعدة L، النوع KL، والألومنيوم المبثوق — يتم اختيارها حسب درجة حرارة الخدمة، التآكل الجوي، وميل الترسبات.
| نوع الاختبار | المعيار / الطريقة | معايير القبول |
|---|---|---|
| اختبار الضغط الهيدروستاتيكي | ASME Sec. VIII Div.1 | 1.5 × ضغط التصميم؛ ≥5 دقائق احتفاظ؛ لا تسرب |
| اختبار الضغط الهوائي | ASME Sec. VIII Div.1 | 1.2 × ضغط التصميم؛ ≥3 دقائق احتفاظ؛ فحص فقاعات تحت الماء |
| اختبار التيار الدوامي | ASME SA179 / ASTM A179 | فحص 100% للأنابيب للكشف عن العيوب السطحية وتحت السطحية |
| الفحص البعدي | API 661 / ISO 9309 | التحقق من القطر الخارجي للأنابيب، ارتفاع الزعنفة، مسافة الزعنفة، غلاف الحزمة |
| سحب الزعنفة | داخلي حسب إرشادات ASME | ≥70 نيوتن مقاومة سحب الزعنفة |
تُستخدم حزم الأنابيب المزعنفة في مكثفات أبراج التقطير في المصافي، المبردات البينية للضواغط، مكثفات الهيدروكربونات، تبريد العمليات البتروكيماوية، تكثيف البخار في محطات الطاقة، ومعالجة الغاز الطبيعي. يغطي أساس تصميم API 661 / ISO 13706 درجات حرارة التشغيل من -40 درجة مئوية إلى +450 درجة مئوية وضغوط تصميم تصل إلى 10 ميجا باسكال.
يتبع اختيار المواد ظروف الخدمة: فولاذ كربون للهيدروكربونات النظيفة وخدمة البخار (-20 درجة مئوية إلى +425 درجة مئوية)؛ فولاذ مقاوم للصدأ للسوائل المسببة للتآكل مع حدود الكلوريد أقل من 200 جزء في المليون؛ Duplex 2205 للبيئات الغنية بالكلوريد وثاني أكسيد الكربون الرطب.
لماذا تفشل حزم الأنابيب المزعنفة قبل عمر التصميم؟آليتان رئيسيتان للفشل في الخدمة المبردة بالهواء هما التآكل الشقوي عند جذر الزعنفة — المتسارع في البيئات التي تحتوي على الكلوريد أو الكبريت أو ثاني أكسيد الكربون الرطب — والإجهاد الناتج عن الاهتزاز في المواقع غير المدعومة في منتصف المسافة.في حالة موثقة واحدة، أدى تحديد طريقة ربط الزعنفة بالأنبوب بمعدل أقل من درجة حرارة الخدمة الفعلية إلى فقدان 28% من أداء نقل الحرارة في غضون ثمانية أشهر من التشغيل بسبب استرخاء رابط جذر الزعنفة..
كيف يجب مطابقة نوع الزعنفة مع درجة حرارة الخدمة؟تتناسب زعانف الألومنيوم المبثوقة مع الخدمة المستمرة حتى حوالي 200-300 درجة مئوية؛ يتم تحديد الزعانف المدمجة من النوع G للتيارات المصفاة ذات درجات الحرارة الأعلى حتى 400 درجة مئوية؛ الزعانف الملفوفة بقاعدة L فعالة من حيث التكلفة لمهام تبريد الهواء المحيط حتى حوالي 130 درجة مئوية..
