| Disposition des flux |
Véritable contre-courant (un seul passage des deux côtés) |
Contre-courant mixte / croisé (facteur F < 1,0 pour 1-2 ou 2-4 passes) |
Facteur de correction LMTD en épingle à cheveux F = 1,0 par TEMA. Pour 1-2 coques et tubes, F ≥ 0,8 requis ; en dessous de 0,8, il faut plusieurs obus en série. |
| Approche thermique (sortie chaude vs entrée froide) |
Approche réalisable ΔT = 3°C à 5°C |
Approche réalisable ΔT = 10°C à 15°C (unité unique) |
Hairpin F=1.0 permet une approche limitée uniquement par NTU. Pour les coques et tubes avec F = 0,85, le NTU requis augmente de 18 % pour la même approche. |
| Dilatation thermique différentielle (tube vs coque) |
Logé de manière inhérente par l'extrémité libre du U-bundle |
La plaque tubulaire fixe nécessite un joint de dilatation lorsque ΔT > 60°C (CS/CS) ou > 40°C (CS/SS) |
Selon TEMA RCB-4.3 : plaque tubulaire fixe sans joint de dilatation limitée à une contrainte de dilatation différentielle ≤ 55 MPa. L'épingle à cheveux n'a pas de limite en dessous de la plage de fluage du matériau. |
| ΔT maximum (côté tube vers entrée côté coque) |
Jusqu'à 200 °C (dans les limites des contraintes admissibles ASME VIII-1) |
≤ 60°C (plaque tubulaire fixe en acier au carbone sans joint de dilatation) |
Basé sur le calcul de la contrainte thermique selon ASME VIII-1 UG-23(c) : pour CS avec E=200 GPa, α=12×10⁻⁶ /°C, ΔT=200°C donne σ=α×E×ΔT/2 = 240 MPa - dépasse 138 MPa admissible. Hairpin évite cela grâce au U-bundle à extrémité libre. |
| Gamme de superficies unitaires |
1 m² à 500 m² (multitube) |
5 m² à 2 500 m² |
Épingle à cheveux limitée par le poids de traction du faisceau (masse maximale du faisceau ~ 10 000 kg pour une traction verticale). Coque droite limitée par le diamètre de la coque (généralement ≤ 2,5 m de diamètre intérieur) et les limites de transport. |
| Chute de pression côté calandre (passage unique) |
ΔP = f × (L/D_h) × (ρv²/2) avec L = longueur totale développée en épingle à cheveux (2× jambe droite + courbure de retour) |
ΔP par TEMA pour E-shell (coque à passage unique) |
Pour un service et une vitesse de masse côté coque identiques, la chute de pression en épingle à cheveux est environ 40 à 60 % plus élevée que celle d'une coque E droite en raison des pertes par courbure de retour (corrélation expérimentale du HTRI). |
| Accès nettoyage mécanique (côté coque) |
Limité : le boîtier à coude de retour restreint l'accès |
Accès complet pour tête flottante ou faisceau coulissant (tube en U) |
Le côté de la coque en épingle à cheveux ne peut pas accueillir un paquet à tirer. Le faisceau fixe nécessite un nettoyage chimique. Un facteur d'encrassement côté coque > 0,0005 m²*K/W n'est pas recommandé pour les épingles à cheveux sans capacité de nettoyage chimique. |
| Nettoyage côté tube (mécanique) |
Accès complet - Rayon de courbure en U ≥ 2× OD permettant un racleur de tube standard |
Tube en U : accessible (même règle de rayon de courbure). Plaque tubulaire fixe : accès complet. |
Selon TEMA RCB-4.52 : rayon de courbure en U minimum = 2 × diamètre extérieur du tube pour le nettoyage mécanique. Les deux modèles sont conformes. |
| Empreinte (longueur installée pour un service équivalent) |
Longueur de jambe droite L (longueur totale développée de 2 L mais superposée ou côte à côte) |
L_shell de longueur droite (généralement 1,2 × à 1,5 × longueur de jambe en épingle à cheveux pour la même surface) |
Le multitube en épingle à cheveux nécessite généralement 40 à 50 % d'espace linéaire en moins car la surface est répartie sur deux branches en parallèle. La disposition réelle dépend de la hauteur libre et du nombre de tubes. |
| Pression de conception maximale typique (côté tube) |
Jusqu'à 35 MPa (épingle à tube simple / tube double) |
Jusqu'à 20 MPa (faisceau multitube avec plaque tubulaire soudée) |
Selon ASME VIII-1 et VIII-2 : le tube sans soudure dans une épingle à cheveux à double tuyau élimine la concentration de contrainte ligamentaire dans la feuille tubulaire. Faisceau multitube limité par la déformation des trous de la plaque tubulaire (ASME VIII-1 UG-34). |
| Code de fabrication standard |
TEMA C/B/R + ASME VIII-1 ou VIII-2 |
TEMA C/B/R + ASME VIII-1 |
Les deux conceptions suivent les mêmes sections TEMA et ASME. Le couvercle du coude de retour en épingle à cheveux nécessite des détails de soudure UW-13 supplémentaires. |
