TEMA/ASME haarspeldwarmtewisselaar
De haarspeldwarmtewisselaar is een shell-and-tube-type configuratie bestaande uit een U-vormige buizenbundel ingesloten in een schaal die aan één uiteinde een retourbochtbehuizing bevat. De vloeistof aan de schaalzijde komt binnen bij het voorhoofd, stroomt langs het rechte been naar de retourbocht, keert van richting om en gaat naar buiten bij het voorhoofd. De vloeistof aan de buiszijde komt binnen via de voorste buizenplaat, gaat door de U-buizen en keert terug door dezelfde buizenplaat. Deze opstelling produceert een tegenstroom met één doorgang tussen vloeistoffen aan de buiszijde en de mantelzijde.
Dit product is ontworpen en vervaardigd in overeenstemming met TEMA (Klasse C, B of R) en ASME Sectie VIII Divisie 1 of Divisie 2, waarbij toepasselijke materialen zijn geselecteerd volgens ASME Sectie II.
Constructietypen
Haarspeld met dubbele pijp (enkele buis)
- Buis: Enkele naadloze of gelaste buis (OD 20 mm tot 114 mm), concentrisch in een grotere mantelbuis
- Shell: Enkele buis (DN50 tot DN200) die dient als buitenste drukgrens
- Toepassing: Kleine ruimtes (1 tot 20 m²), hogedrukdiensten (buiszijde tot 35 MPa), schone vloeistoffen aan beide zijden
- Inspectie: Volledige toegang tot het interne buisoppervlak vanaf de voorste buizenplaat; schaalzijde kan worden geïnspecteerd via afneembare retourbochtafdekking
Multitube Haarspeld (Meerdere Tubes in Shell)
- Buizenbundel: meerdere buizen (4 tot 200+) gerangschikt in driehoekige of vierkante steek binnen een cilindrische schaal
- Shell: DN80 tot DN600, met een retourbochtbehuizing aan het uiteinde
- Toepassing: Middelgrote tot grote taken (20 tot 500 m²), matige druk (schaalzijde tot 10 MPa, buiszijde tot 20 MPa)
- Buisondersteuning: Baffleplaten of volledige ondersteuningsroosters volgens TEMA RCB-4.2 (maximale niet-ondersteunde buislengte: voor koolstofstaal ≤ 36* buis OD; voor roestvrij staal ≤ 30* buis OD)
Geometrische parameters (standaardbereik)
| Parameter |
Dubbel pijptype |
Type met meerdere buizen |
| Nominale diameter schaal (DN) |
DN50 tot DN200 |
DN80 tot DN600 |
| Buis buitendiameter |
20 mm tot 114 mm |
12 mm tot 38 mm |
| Wanddikte van de buis |
2,0 mm tot 8,0 mm (naadloos) |
1,5 mm tot 3,0 mm (naadloos of gelast) |
| Rechte beenlengte (per been) |
2,0 m tot 10,0 m |
2,0 m tot 12,0 m |
| U-buigradius (middellijn) |
R ≥ 2* buitendiameter buis (min. voor reiniging) |
R ≥ 2* buisbuitendiameter |
| Aantal buizen per bundel |
1 |
4 tot 200+ |
| TEMA-schaaltype |
N.v.t. (dubbele pijp) |
Haarspeld (retourbochtschaal) |
Materiaalselectie (volgens servicevoorwaarden)
Buismateriaalopties
- Koolstofstaal (SA-106 Gr.B / SA-210 Gr.A1 / 20#): Water, olie, niet-corrosieve gassen; temperatuur -20°C tot +425°C
- Roestvrij staal 304/304L (SA-213 TP304L): Licht corrosieve procesvloeistoffen, schone stoom; chloride ≤ 200 ppm; temperatuur -196°C tot +600°C (gereduceerd boven 425°C volgens ASME II-D)
- Roestvrij staal 316/316L (SA-213 TP316L): Organische zuren, zoutoplossingen (chloride ≤ 200ppm voor 316L); temperatuur -196°C tot +500°C
- Titanium Gr.2 (SB-338): Zeewater-, pekel-, chlorideoplossingen tot 20.000 ppm; temperatuur ≤ 230°C
- Duplex 2205 (SA-789 UNS S32205): Chloridehoudende koolwaterstoffen, zeewater; chloride tot 300 ppm bij 80°C; temperatuur -40°C tot +280°C
Shell-materiaalopties
- Koolstofstaal (SA-516 Gr.70): Niet-corrosief of licht corrosief aan de schaalzijde; ontwerptemperatuur -20°C tot +425°C
- Roestvrij staal 304L / 316L: corrosieve media aan de schaalzijde of hoge zuiverheidsvereiste
- Titanium (voor zeewaterzijde van de schaal, waarbij de vloeistof aan de schaalzijde zeewater is)
Pakkingmaterialen (per temperatuurbereik)
- Niet-asbest/samengeperste vezels: -40°C tot +250°C, druk ≤ 4,0 MPa
- Spiraalgewonden (RVS 304/316 + grafiet): -196°C tot +450°C, druk ≤ 25 MPa (dubbele buisflens)
- PTFE-enveloppakking: -40°C tot +200°C, voor farmaceutische of corrosieve toepassingen waar besmetting beperkt is
Bedrijfsbereik (niet overdreven)
| Parameter |
Dubbel pijptype |
Type met meerdere buizen |
| Ontwerpdruk (buiszijde) |
Tot 35 MPa (ASME VIII-2) |
Tot 20 MPa |
| Ontwerpdruk (schaalzijde) |
Tot 10 MPa |
Tot 10 MPa (standaard); hoger per speciaal ontwerp |
| Ontwerptemperatuur (buiszijde) |
-40°C tot +500°C (materiaalafhankelijk) |
-196°C tot +500°C (materiaalafhankelijk) |
| Ontwerptemperatuur (schaalzijde) |
-40°C tot +450°C (materiaalafhankelijk) |
-40°C tot +450°C (materiaalafhankelijk) |
| Minimaal toegestane ΔT (buis-/schaalinlaat) |
Geen vaste limiet (U-bundel vrij uiteinde) |
Geen vaste limiet (U-bundel vrij uiteinde) |
| Maximale snelheid aan buiszijde (water) |
3,0 m/s (koolstofstaal), 4,5 m/s (titanium) |
2,5 m/s (koolstofstaal), 4,0 m/s (titanium) |
| Maximale snelheid aan de schaalzijde |
1,5 m/s (corrosief), 3,0 m/s (schoon) |
1,0 m/s (corrosief), 2,5 m/s (schoon) |
Flow- en thermische ontwerpparameters
Stroming aan buiszijde
- Enkele doorgang (alle buizen delen dezelfde inlaat en uitlaat op de voorste buizenplaat)
- Massasnelheidsbereik aan buiszijde: 300 tot 2.500 kg/m²*s (voor water); lager voor viskeuze vloeistoffen
- Doelstelling Reynoldsgetal: ≥ 10.000 (turbulent) voor schone dienstverlening; ≥ 4.000 voor stroperige vloeistoffen
Stroom aan de shell-zijde
- Enkele doorgang (gaat het voorhoofd binnen, doorkruist het rechte been, keert om bij de teruggaande bocht, doorkruist het tweede been, verlaat het voorhoofd)
- Massasnelheidsbereik aan de schaalzijde: 50 tot 500 kg/m²*s (gas), 200 tot 1.500 kg/m²*s (vloeistof)
- Percentage schotuitsnijding (segmentschotten, indien gebruikt): 20% tot 30% van de schaaldiameter
- Afstand tussen schotten: bepaald per TEMA RCB-4.2 - maximale niet-ondersteunde buislengte mag niet groter zijn dan 36* buisbuitendiameter voor koolstofstaal; de tussenruimte is geselecteerd om de dwarsstroomsnelheid te behouden en buistrillingen te voorkomen. Typisch afstandsbereik: 0,2* schaal-ID tot 0,5* schaal-ID.
LMTD-correctiefactor
Voor echte tegenstroom-single-pass-configuratie, F = 1,0 volgens TEMA-normen (geen temperatuurkruisbegrenzing).
Benader de temperatuur
Minimale praktische benadering: 3°C tot 5°C (beperkt door beschikbaar oppervlak en NTU; feitelijk haalbare waarde hangt af van gespecificeerde drukval en vloeistofeigenschappen, niet gegarandeerd zonder processimulatie).
Fabricage- en lasparameters
Buis-naar-buisplaatverbinding
- Uitgebreide verbinding: hydraulische uitzetting bij 160-220 MPa, 5-8 seconden vasthouden. Uittrektestvereiste (volgens TEMA RCB-4.3): ≥ 20 MPa voor koolstofstalen buizen; ≥ 25 MPa voor roestvrij staal.
- Lasverbinding: afdichtingslas (hoekbeen 1,5-2,0 mm) plus volledige penetratie (voor toxische/hogedruktoepassingen). Lasprocedure gekwalificeerd volgens ASME Sectie IX.
- Gecombineerd (lassen + uitzetten): Gebruikt voor cyclische temperatuurgebruik (thermische cyclus > 100 cycli) en hoge druk (buiszijde > 10 MPa).
Retourbochtbehuizingslas
- Ketelretourbochtkap: stomplas met volledige penetratie (indien permanente kap) of vastgeschroefde afdekking met spiraalgewonden pakking (indien verwijderbaar).
- Interne lassen: 100% visuele inspectie (VT) + penetranttesten (PT) op kritische hoeklassen (volgens ASME VIII-1 UW-50).
Warmtebehandeling na het lassen (PWHT)
Vereist volgens ASME VIII-1 UCS-56 wanneer:
- Koolstofstalen schaaldikte > 38 mm (P-nr. 1, groep 1/2) voor gelaste drukdelen
- Buismateriaaldikte > 19 mm (voor roestvrij staal is oplossingsgloeien na het lassen gespecificeerd in plaats van PWHT)
- Service bevat natte H₂S (volgens NACE MR0175 / ISO 15156) - PWHT bij 620±10°C gedurende 1 uur per 25 mm dikte, minimaal 1 uur.
Inspectie en testen (per eenheid)
Dimensionale controle
- Totale tolerantie voor de beenlengte: ±3 mm (voor rechte poten) per TEMA RCB-8
- Tolerantie hartlijnradius U-bocht: ±1,5 mm voor R ≤ 500 mm; ±3 mm voor R > 500 mm
- Afstand schot/steunplaat: ±1,5 mm
- Afwijking van het ligament (web) van het buisgat: ≤ ±0,2 mm vanaf tekening
Niet-destructief onderzoek
- Buis-buisplaatverbindingen: 100% vloeistofpenetrant (PT) voor afdichtingslassen (volgens ASME VIII-1 UW-51)
- Langs- en omtreksnaden van de schaal: Spotradiografie (RT) volgens ASME VIII-1 UW-52 (of volledige radiografie indien gespecificeerd)
- Hoeklassen van retourbochtbehuizing: 100% magnetische deeltjes (MT) voor koolstofstaal / PT voor roestvrij staal
- Interne inspectie van de buis: Borescope-verificatie van rechtheid en doorvoer (geen geblokkeerde buizen) - geslaagd als 100% van de buizen een maatkogel accepteert die 0,5 mm kleiner is dan de binnendiameter van de buis.
Druk testen
- Hydrostatische test (water): Testdruk = 1,3 * ontwerpdruk * (minimaal toelaatbare spanning bij testtemperatuur / bij ontwerptemperatuur), volgens ASME VIII-1 UG-99. Houd 30 minuten vast. Acceptatie: geen zichtbare lekkage en geen drukval.
- Pneumatische test (optioneel, voor droog- of gasbedrijf): Testdruk = 1,1 * ontwerpdruk. Perslucht of stikstof. Controle op zeepbellen op alle verbindingen. Lekkagesnelheid mag niet groter zijn dan 1*10⁻⁵ Pa*m³/s per equivalente openingsmethode (volgens ASME bijlage VI).
Toegang tot reiniging en onderhoud
Reiniging aan de buiszijde
- Mechanische reiniging: Buisafstrijker of borstel gaat via U-bocht door de volledige buislengte. Minimale U-buigradius R ≥ 2* buisbuitendiameter vereist volgens TEMA RCB-4.52 voor borsteldoorgang. Standaardborstels met een buitendiameter van 0,8* buisbinnendiameter worden aanbevolen.
Reiniging aan de zijkant van de schaal
- Chemische reiniging alleen voor vaste haarspeldbundels (terugbuigafdekking verwijderbaar maar bundel niet trekbaar). Mechanische reiniging aan de schaalzijde via toegangspoorten is beperkt tot de rechte pootsecties; binnenkant van de retourbocht niet toegankelijk voor mechanische schrapers.
- Als de vervuilingsfactor aan de schaalzijde > 0,0005 m²*K/W (volgens TEMA-tabel) wordt een doortrek-floating head of U-buis-rechte-shell-wisselaar aanbevolen in plaats van een haarspeldwisselaar. Voor haarspeldbochten geldt de frequentie van de chemische reinigingscyclus op basis van de toename van de drukval: maak schoon wanneer de ΔP aan de schaalzijde de ontwerp-AP met 30% overschrijdt of wanneer de ΔP-toename 50 kPa bereikt (welke van de twee zich het eerst voordoet).
Documentatie verstrekt per zending
- ASME U-stempel gegevensrapport (indien van toepassing)
- Materiaaltestcertificaten (EN 10204 3.1 of 3.2)
- Lasprocedurespecificatie (WPS) en procedurekwalificatierecord (PQR)
- Druktestrapport met grafiekopname
- Dimensionaal inspectierapport
- Buizenbundeltekening (as-built)
- BDE-rapport (PT/MT/RT/UT indien van toepassing)
Ontwerplimietverklaring
De haarspeldwisselaar is niet toepasbaar voor:
- Vloeistoffen aan de schaalzijde met een vastestofgehalte > 5% per gewicht, of vezelachtige vervuiling die mechanische bundelextractie vereist voor reiniging - omdat de haarspeldbundel vast zit en niet door de retourbochtbehuizing kan worden getrokken.
- Massastroomsnelheden aan de zijde van de schaal overschrijden het equivalent van 500 kg/s door de DN600-schaal - als gevolg van de enkele doorgang van de schaal waardoor een drukval ontstaat die de typische ontwerplimiet van 50-80 kPa overschrijdt (volgens de TEMA-richtlijn voor toelaatbare drukval).
- Zeer hoge vacuümservice aan de schaalzijde (< 1 kPa absoluut) - de behuizing van de retourbocht heeft mogelijk extra verstijvingsringen nodig volgens ASME VIII-1 UG-29 om instorten onder externe druk te voorkomen; ontwerp raadplegen.
Grootte-invoer vereist voor offerte
Om een voorlopig thermisch en mechanisch ontwerp te maken, dient u de volgende procesgegevens in te dienen:
- Naam en samenstelling van de vloeistof aan de buiszijde (indien mengsel)
- Naam en samenstelling van de vloeistof aan de schaalzijde
- Inlaat-/uitlaattemperaturen aan buiszijde
- Inlaat-/uitlaattemperaturen aan de schaalzijde
- Toelaatbare drukval aan de buiszijde
- Toelaatbare drukval aan de schaalzijde
- Werkdruk aan buiszijde
- Werkdruk aan de shell-zijde
- Maximaal beschikbare voetafdruk (lengte rechte benen, hoofdruimte)
- Vervuilingsfactoren (buiszijde en schaalzijde), indien bekend; anders worden standaard TEMA-waarden toegepast
english
français
Deutsch
Italiano
Русский
Español
português
Nederlandse
ελληνικά
日本語
한국
polski
فارسی
বাংলা
ไทย
tiếng Việt
العربية
हिन्दी
Türkçe
indonesia
Algemene Beoordeling
Beoordelingsmomentopname
Het volgende is de verdeling van alle beoordelingenAlle recensies