De buisbundel is de warmteoverdrachtskern van een shell & tube warmtewisselaar: de assemblage van buizen, buisplaten, baffles, trekstangen en afstandhouders binnen de mantel. Gebouwd volgens TEMA constructieregels — Klasse R, C of B — bepaalt de bundel de thermische prestaties en is het onderdeel dat slijt, vervuilt en uiteindelijk wordt vervangen.
Bundels worden geleverd als componenten voor nieuwe wisselaars gebouwd volgens API 660 en als vervangingseenheden voor bestaande mantels. Voor vervangingswerk moet de bundel overeenkomen met de originele mantel binnendiameter, bundel-frontlengte en nozzle posities; buislegging, spoed en materiaal volgen de serviceomstandigheden van de geïnstalleerde eenheid.
TEMA en API 660 behandelen verschillende lagen. TEMA stelt constructiedetails vast — minimale dikte buisplaat, eisen voor baffles en trekstangen, toleranties — terwijl API 660 ontwerp-, inspectie- en documentatie-eisen toevoegt. Een vervangende bundel aangeboden "volgens TEMA" moet de klasse (R, C of B) expliciet vermelden, aangezien de klasse de wanddikte en de dekkingsgraad van de inspectie bepaalt.
Vier configuraties dekken de meeste toepassingen, geïdentificeerd door de TEMA achterkop letter:
Voor vervangingsprojecten bepaalt het bestaande achterkoptype de bundelconstructie. Een split-ring bundel kan niet zomaar worden vervangen door een pull-through ontwerp zonder de mantelafdekking en pakkinggeometrie aan te passen.
Buisen. Naadloos koolstofstaal volgens SA179, SA192 of SA210 Gr.A1; gelaste en naadloze roestvrij staal volgens SA249 / SA213; duplex en titanium voor corrosieve dienst. Buiten diameters van 19,05 mm (¾") en 25,4 mm (1") dekken de meeste lay-outs.
Buisplaten. Gesmede platen volgens SA266 Gr.2 of SA182, of koolstofstalen platen met corrosiebestendige lasbekleding (316L, Alloy 625) waar de proceszijde dit vereist. Dikte wordt genomen als de grootste van de TEMA en ASME berekeningsresultaten.
Baffles en steunplaten. Segmentale baffles met een typische snede van 20–25% en een afstand die is afgestemd op de snelheid en drukval aan de mantelzijde. Dubbel-segmentale, schijf-en-donut en staaf baffle lay-outs worden gebruikt waar trillingen of vervuiling de overhand hebben. In condensors vervangen steunplaten baffles waar drukval de beperking is.
Trekstangen en afstandhouders. Hoeveelheid en diameter volgen de TEMA tabellen tegen de mantel diameter; ze houden de baffle positie vast en houden de bundel rigide tijdens hantering.
Impingement bescherming. Een impingement plaat of dummy buisopstelling wordt voorzien waar de ingangscondities aan de mantelzijde TEMA limieten overschrijden, of waar de vloeistof erosief of tweefasig is.
Buisleging en spoed. Driehoekige 30° lay-outs pakken meer oppervlak in een gegeven mantel; vierkante 90° lay-outs openen reinigingsbanen van ten minste 6 mm voor mechanische reiniging van de mantelzijde. De keuze wordt bepaald door de vervuilingstendens van de vloeistof aan de mantelzijde.
De verbinding is waar bundels falen, en TEMA/API 660 behandelen het dienovereenkomstig. Er bestaan drie verbindingsniveaus, vaak gecombineerd:
Hydraulische expansie heeft de voorkeur voor dunwandige en non-ferro buizen: het vermijdt de werkverharding en restspanning die mechanisch rollen introduceert, wat belangrijk is in chloride en natte H2S dienst. Lasprocedures zijn gekwalificeerd volgens ASME Sectie IX.
| Component | Gangbare materialen |
|---|---|
| Buisen | SA179 / SA192 / SA210 Gr.A1 · SA213 TP304/TP316L · SA249 · duplex S31803 · titanium SB338 Gr.2 |
| Buisplaten | SA266 Gr.2 · SA182 F304L / F316L · koolstofstaal met 316L of Alloy 625 overlay |
| Baffles / steunplaten | SA285 Gr.C · SA516 Gr.70 · SA240 304/316L |
| Trekstangen / afstandhouders | Afgestemd op baffle materiaal per TEMA |
| Impingement platen | Afgestemd op compatibiliteit met mantelzijde vloeistof |
Materiaalkeuze volgt de proceszijde: chlorideconcentratie bepaalt duplex of titanium, natte H2S vereist NACE MR0175 / ISO 15156 naleving, en caustic of zeewaterdienst verschuift de overlay beslissing. De bundel is het onderdeel dat het meest wordt blootgesteld aan de vloeistof — materiaalsnelkoppelingen hier manifesteren zich als buislekkages binnen de eerste onderhoudscyclus.
| Parameter | Bereik |
|---|---|
| Bundeldiameter (mantel ID) | DN150 – DN2000 |
| Buis buiten diameter | Ø19.05 mm, Ø25.4 mm standaard; andere op aanvraag |
| Buislengte | 1500 – 12000 mm |
| Buis spoed | 30° driehoekig · 90° vierkant · 45° / 60° op aanvraag |
| Warmteoverdrachtsoppervlak, per bundel | 1 – 2000 m² |
| TEMA klasse | R · C · B |
De tabel beschrijft de normale fabricagemogelijkheden, niet de specificatie van een enkele bundel. De geometrie van een vervangende bundel wordt bepaald door de mantel waarin deze moet passen — definitieve afmetingen komen uit de originele buislegging tekening of veldmeting, niet uit de bereiktabel.
Wanneer de mantel intact blijft, maar de bundel vervuild, gecorrodeerd of thermisch ondermaats presteert, herstelt een vervangende bundel de eenheid zonder de druk grens te vervangen. Er zijn twee leveringsroutes:
Voor herbuisde bundels waarbij bestaande buisplaten worden hergebruikt, moeten de toestand van de buisgaten en het type verbinding worden geverifieerd voordat nieuwe buizen erin worden gerold of gelast.
Offertes voor geometrie-only vervanging kunnen worden beantwoord op basis van items 1–5. Waar de koper verwacht dat de vervanging een thermisch tekort zal corrigeren, is item 6 vereist — een bundel die dimensionaal overeenkomt met de oude, zal ook overeenkomen met zijn prestatie limieten.
Verwijderbare bundels (U-buis, S en T types) maken mechanische reiniging van de mantelzijde mogelijk; vierkante spoed lay-outs houden de reinigingsbanen open. Vaste buisplaat bundels beperken reiniging tot chemische methoden aan de mantelzijde. Na elke verwijdering moeten de buis-naar-buisplaat verbindingen op lekkage worden gecontroleerd voor herladen — een verbinding die op de testbank een hydrostatische test heeft doorstaan, kan in bedrijf ontspannen naarmate de mantel en bundel thermisch cyclisch worden.
