Sondergrößen Ersatzrohrbündel für Wärmetauscher mit schwimmendem Kopf

Ersatzrohrbündel für Wärmetauscher mit schwimmendem Kopf | Kundenspezifische Größen

Was ist ein Rohrbündel?

Ein Rohrbündel ist die Kernkomponente eines Rohrbündelwärmetauschers und besteht aus Rohren, Rohrböden, Prallblechen, Abstandshaltern und Zugstangen. Bei der Verwendung zum Ersatz von Wärmetauschern mit schwimmendem Kopf wird das Rohrbündel so konfiguriert, dass es für eine Konstruktion mit festem Rohrboden geeignet ist, was in Bezug auf Kosten, Einfachheit und Zuverlässigkeit für bestimmte Anwendungen deutliche Vorteile bietet. Dieser Übergang ist besonders relevant in Szenarien, in denen thermische Spannungen beherrschbar sind, der Wartungsaufwand minimal ist oder die Betriebsbedingungen ein robustes, leckagefreies Design begünstigen. Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Aufschlüsselung der Rolle des Rohrbündels beim Ersatz von Wärmetauschern mit schwimmendem Kopf, einschließlich technischer Spezifikationen, Konstruktionsüberlegungen und Kompromissen.

Hauptkomponenten des Rohrbündels

1. Rohre:

   • Material: Edelstahl (316L), Titan, Kupfer-Nickel-Legierungen oder Inconel, ausgewählt aufgrund der Korrosionsbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit.

   • Durchmesser: Typischerweise ¾" bis 1,5" OD (19–38 mm), mit Wandstärken von 1,2–3 mm (BWG 12–18).

   • Anordnung: Dreieckig (30°/60°), quadratisch (90°) oder gedreht quadratisch, um die Wärmeübertragung und den Reinigungszugang zu optimieren.

2. Rohrböden:

   • Dicke kreisförmige Platten (Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder plattierte Materialien), die die Rohre verankern.

   • Rohre werden in die Platten geschweißt, gewalzt oder erweitert, um eine starre, leckagefreie Abdichtung zu gewährleisten.

3. Prallbleche:

   • Typen: Segmental (am häufigsten), spiralförmig oder Stabprallbleche zur Lenkung des strömungsseitigen Flusses und zur Verhinderung von Vibrationen.

   • Abstand: 20–50 % des Gehäusedurchmessers; ein geringerer Abstand erhöht die Turbulenz, erhöht aber den Druckabfall.

4. Zugstangen und Abstandshalter:

   • Beibehalten der Ausrichtung der Prallbleche und der Integrität des Rohrbündels unter Betriebsbelastungen.

Warum Wärmetauscher mit schwimmendem Kopf durch feste Rohrbündel ersetzen?

Wärmetauscher mit schwimmendem Kopf ermöglichen die Wärmeausdehnung, indem sie einen Rohrboden "schwimmen" lassen, was einen einfachen Ausbau des Rohrbündels zur Wartung ermöglicht. Feste Rohrbündel werden jedoch bevorzugt, wenn:

• Die Kostenreduzierung ist entscheidend (keine schwimmende Kopfanordnung, weniger Dichtungen).

• Das Leckagerisiko muss minimiert werden (geschweißte Rohrböden eliminieren Dichtungsfehler).

• Hochdruck-/Hochtemperatur-Bedingungen (HPHT) eine robuste Konstruktion erfordern.

• Die Verschmutzung ist minimal, wodurch die Notwendigkeit einer häufigen mechanischen Reinigung reduziert wird.

Technische Anpassungen für den Ersatz von festen Rohrbündeln

1. Thermische Spannungsmanagement:

   • Schwimmende Köpfe berücksichtigen inhärent die Wärmeausdehnung, aber feste Rohrbündel erfordern:

     • Dehnungsausgleicher: Balg- oder Flanschverbindungen am Gehäuse zur Aufnahme der Differenzausdehnung (entscheidend, wenn ΔT > 50–100°C).

     • Materialanpassung: Verwendung von Gehäuse-/Rohrmaterialien mit ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten (z. B. Gehäuse aus Kohlenstoffstahl mit Rohren aus Kohlenstoffstahl).

2. Druckauslegung:

   • Feste Rohrböden werden verdickt (bis zu 300 mm), um hohem Druck standzuhalten (bis zu 300 bar rohrseitig).

   • Kleinere Rohrdurchmesser (z. B. ¾") erhöhen die Druckbeständigkeit.

3. Verschmutzungsminderung:

   • Größerer Rohrabstand (1,25–1,5x Rohrdurchmesser) zur Reduzierung von Verstopfungen.

   • Glatte oder beschichtete Rohre (z. B. PTFE) für klebrige oder korrosive Flüssigkeiten.

4. Wartungsvorkehrungen:

   • Chemische Reinigungsanschlüsse oder CIP-Systeme (Clean-in-Place), um nicht entfernbare Bündel zu kompensieren.

Vergleich: Festes Rohrbündel vs. Schwimmender Kopf

Vorteile von festen Rohrbündeln beim Ersatz

1. Kosteneffizienz:

   • Eliminiert Komponenten mit schwimmendem Kopf (z. B. geteilte Stützringe, Stopfbuchsendichtungen), wodurch die Fertigungs- und Wartungskosten gesenkt werden.

2. Kompaktes Design:

   • Ideal für Installationen mit begrenztem Platzangebot aufgrund weniger beweglicher Teile.

3. Haltbarkeit:

   • Geschweißte Rohrböden halten höheren Drücken und Temperaturen ohne Leckage stand.

4. Vereinfachter Betrieb:

   • Kein Risiko einer Fehlausrichtung des schwimmenden Kopfes oder einer Verschlechterung der Dichtung im Laufe der Zeit.

Einschränkungen und Minderungsstrategien

1. Einschränkungen der Wärmeausdehnung:

   • Lösung: Dehnungsausgleicher installieren oder flexible Gehäusekonstruktionen (z. B. Bälge) verwenden.

2. Anfälligkeit für Verschmutzung:

   • Lösung: Integrieren Sie automatische Reinigungssysteme (z. B. CIP) oder Antifouling-Beschichtungen.

3. Nicht entfernbare Bündel:

   • Lösung: Konstruieren Sie für die chemische Reinigung oder spezifizieren Sie ultra-glatte Rohre, um die Verschmutzung zu verzögern.

Anwendungen, die für den Ersatz von festen Rohrbündeln geeignet sind

1. Raffinerien:

   • Hochdruck-Gaskühler, bei denen die Leckagerisiken die Wartungsanforderungen überwiegen.

2. Kraftwerke:

   • Speisewassererhitzer und Schmierölkühler mit stabilen thermischen Zyklen.

3. Chemische Verarbeitung:

   • Nicht verschmutzende Flüssigkeitsaustauscher (z. B. Lösungsmittel, destillierte Flüssigkeiten).

4. HLK-Anlagen:

   • Kältemaschinen und Kondensatoren mit sauberen Wasserkreisläufen.

Normen und Konformität

• TEMA Klasse R/C/B: Diktieren Konstruktionsregeln für Wärmetauscher mit festem Rohrboden.

• ASME BPVC Abschnitt VIII: Regelt druckbewertete Komponenten (Rohrböden, Gehäuse).

• ISO 16812: Legt Anforderungen an die thermische Leistung und die mechanische Konstruktion fest.