Twee leveranciers offreren dezelfde vaste buisplaatwisselaar, met dezelfde warmteoverdracht en materiaal, en leveren diktes die 15-20% verschillen. Geen van beide is fout: het model verschilt, en bij het ontwerp van de buisplaat zit het model in de standaard, niet de warmteoverdracht. Offertes moeten daarom worden vergeleken op code, niet op cijfers.
ASME UHX geeft geen directe minimale dikte van de buisplaat. Het begint met een door de gebruiker opgegeven initiële dikte (U-buisprogramma's bieden een startformule, niet altijd geschikt), berekent spanningscomponenten voor elk type buisplaat (eenvoudig ondersteund, vast) en evalueert de ergste geloofwaardige belastingsgeval. De output zijn axiale, buig- en dwarsspanningen op drie interfaces: buis-naar-buisplaat, buisplaat-naar-kanaalschaal, buisplaat-naar-schaal. Waar een spanning zijn toelaatbare waarde overschrijdt, wordt een iteratiestap gegeven: de dikte neemt toe totdat de kritische spanning de toelaatbare waarde bereikt. Die dikte is de theoretische minimum.
Voor vaste buisplaten volgt TEMA dezelfde basis met grote vereenvoudigingen:
Het ontwerp van de vaste buisplaat wordt bepaald door de stijfheidsverhouding Xa: axiale stijfheid van de buisbundel ten opzichte van de buigstijfheid van de buisplaat.
Voor drijvende buisplaten vereenvoudigt ASME de equivalente spanning tot Pe(Xa) = Ps − Pt; TEMA verwaarloost opnieuw de bijdrage van de buisbundel.
Beide definiëren de verzwakkingsfactor van de geperforeerde plaat anders, wat het grootste deel van de kloof veroorzaakt.
| Item | TEMA | ASME UHX |
|---|---|---|
| Basis van de ligamentbreedte | Gemiddelde breedte tussen buizen | Minimale breedte tussen buizen |
| Effect van buiswand | Een enkele gemiddelde breedte η is van toepassing, ongeacht of de verbinding is uitgedeukt of alleen gelast; de bijdrage van de buiswand wordt niet gedifferentieerd | Buiswand wordt meegeteld als onderdeel van het effectieve ligament waar de buis is uitgedeukt; alleen gelaste verbindingen gebruiken een lagere μ* (naderend de geometrische μ) |
| Effectieve gatdiameter | Geen d* correctie; de werkelijke boordiameter wordt direct gebruikt met de gemiddelde breedte η | Effectieve gatdiameter d* gedefinieerd, inclusief buiswand, modulusverhouding, toelaatbare spanningsverhouding en expansiediepte |
| Materiaalmismatch | De formule voor de buisplaatdikte gebruikt een enkele toelaatbare spanning voor de buisplaat; eigenschappen van de buis en de buisplaat worden niet als aparte variabelen behandeld | Materiaaleigenschappen van buis en buisplaat (Et, E, St, S) worden afzonderlijk behandeld in de ligament- en spanningsberekening |
| Symbool | Betekenis | Codestelsel |
|---|---|---|
| d* | Effectieve gatdiameter | ASME UHX |
| η | Ligament efficiëntie op gemiddelde ligamentbreedte | TEMA |
| μ | Geometrische ligament efficiëntie op minimale breedte, geen correctie voor buiswand of materiaal | ASME UHX |
| μ* | Effectieve ligament efficiëntie: μ gecorrigeerd voor buiswand, modulusverhouding, spanningsverhouding, expansiediepte | ASME UHX |
μ versus μ*: μ is de geometrische ligament efficiëntie bepaald door de buislegging (gatdiameter, steek, patroon) op de minimale ligamentbreedte. μ* voegt de uitgedeukte buiswand toe als dragend gebied, plus modulusverhouding, spanningsverhouding en expansiediepte, dus μ* ≥ μ — erboven alleen waar de verbinding is uitgedeukt, er dichtbij wanneer alleen gelast.
Een kleiner effectief ligament geeft hogere spanning: UHX gebruikt het minimum, TEMA het gemiddelde, dus TEMA geeft lagere spanning bij identieke geometrie, de kloof wordt groter bij alleen gelaste verbindingen.
ASME vereist dat de belasting van de buis-naar-buisplaatverbinding voor elk geloofwaardig geval wordt berekend tegen zijn toelaatbare waarde. TEMA berekent deze alleen voor het geval van alleen druk, ervan uitgaande dat de andere volgen. In cyclische dienst, verifieer in plaats van over te nemen.
De Chinese standaard neemt een andere route: vier combinaties van ontwerp druk van de schaal en de buis, met en zonder differentiële expansie, en het omgekeerde paar evenzo. Dood gewicht wordt apart behandeld in een 2D-asymmetrisch model, buisplaat als equivalente plaat, buisbundel als meerlaagse equivalente cilinder, zwaartekracht bovenop alle vier. De definitieve beoordeling volgt de JB 4732 classificatie voor buisplaat, buizen, schaal en schaal-naar-buisplaatverbinding.
Het is een spanningscontroleprocedure, geen formule: vanuit een initiële dikte berekent het interface-spanningen voor het ergste geval en itereert totdat de kritische spanning toelaatbaar is.
Voornamelijk de ligamentfactor: TEMA gebruikt de gemiddelde breedte η; UHX gebruikt de minimale ligamentbreedte met d* en μ*.
ASME controleert elk geloofwaardig geval tegen zijn toelaatbare waarde; TEMA controleert alleen het geval van alleen druk, wat cyclische dienst zou moeten verifiëren.
Vier schaal/buis ontwerp drukcombinaties, met en zonder differentiële expansie, plus een apart dood gewicht geval op alle vier, beoordeeld door JB 4732.
