TEMA/ASME हेयरपिन हीट एक्सचेंजर
हेयरपिन हीट एक्सचेंजर एक शेल-एंड-ट्यूब प्रकार का कॉन्फ़िगरेशन है जिसमें एक शेल के अंदर संलग्न यू के आकार का ट्यूब बंडल होता है जिसमें एक छोर पर रिटर्न बेंड हाउसिंग शामिल होता है।शेल साइड तरल सामने के सिर में प्रवेश करता है, वापस मोड़ के लिए सीधे पैर के साथ बहता है, दिशा उलट, और सामने के सिर पर बाहर निकलता है। ट्यूब-साइड तरल पदार्थ सामने ट्यूब शीट के माध्यम से प्रवेश करता है, यू-ट्यूबों के माध्यम से गुजरता है,और एक ही ट्यूबशीट के माध्यम से लौटता हैयह व्यवस्था ट्यूब-साइड और शेल-साइड तरल पदार्थों के बीच एकल-पास प्रतिप्रवाह प्रवाह का उत्पादन करती है।
यह उत्पाद TEMA (C, B, या R वर्ग) और ASME सेक्शन VIII डिवीजन 1 या डिवीजन 2 के अनुसार डिज़ाइन और निर्मित किया गया है, जिसमें लागू सामग्री ASME सेक्शन II के अनुसार चुनी गई है।
निर्माण के प्रकार
डबल पाइप हेयरपिन (एकल ट्यूब)
- ट्यूब: एकल निर्बाध या वेल्डेड पाइप (OD 20mm से 114mm), एक बड़े खोल पाइप के भीतर समकक्ष
- शेलः एकल पाइप (DN50 से DN200) जो बाहरी दबाव सीमा के रूप में कार्य करता है
- आवेदनः छोटे कार्य क्षेत्र (1 से 20 मीटर), उच्च दबाव सेवाएं (ट्यूब पक्ष 35 एमपीए तक), दोनों पक्षों पर स्वच्छ तरल पदार्थ
- निरीक्षणः ट्यूब की सामने की शीट से ट्यूब की आंतरिक सतह तक पूर्ण पहुंच; हटाने योग्य वापसी मोड़ कवर के माध्यम से खोल पक्ष का निरीक्षण किया जा सकता है
मल्टीट्यूब हेयरपिन
- ट्यूब बंडल: एक बेलनाकार खोल के भीतर त्रिकोणीय या वर्ग पिच में व्यवस्थित कई ट्यूब (4 से 200+)
- शेलः DN80 से DN600, दूर के अंत में एक वापसी मोड़ आवास के साथ
- आवेदनः मध्यम से बड़े दायित्वों (20 से 500 m2), मध्यम दबाव (शेल पक्ष 10 MPa तक, ट्यूब पक्ष 20 MPa तक)
- ट्यूब समर्थनः TEMA RCB-4.2 के अनुसार बैफल प्लेट या पूर्ण समर्थन ग्रिड (अधिकतम असमर्थित ट्यूब लंबाईः कार्बन स्टील के लिए ≤ 36* ट्यूब ओडी; स्टेनलेस स्टील के लिए ≤ 30* ट्यूब ओडी)
ज्यामितीय मापदंड (मानक सीमा)
| पैरामीटर |
डबल पाइप प्रकार |
मल्टीट्यूब प्रकार |
| शेल का नाममात्र व्यास (डीएन) |
DN50 से DN200 |
DN80 से DN600 |
| ट्यूब ओडी |
20 मिमी से 114 मिमी |
12 से 38 मिमी |
| ट्यूब की दीवार की मोटाई |
2.0 मिमी से 8.0 मिमी (सीमलेस) |
1.5 मिमी से 3.0 मिमी (सीमलेस या वेल्डेड) |
| सीधे पैर की लंबाई (प्रति पैर) |
2.0 मीटर से 10.0 मीटर तक |
2.0 मीटर से 12.0 मीटर |
| यू-बेंड त्रिज्या (मध्य रेखा) |
R ≥ 2* ट्यूब ओडी (सफाई के लिए न्यूनतम) |
R ≥ 2* ट्यूब ओडी |
| प्रति बंडल ट्यूबों की संख्या |
1 |
4 से 200+ |
| टेमा शेल प्रकार |
नहीं (डबल पाइप) |
हेयरपिन (रिटर्न बेंड शेल) |
सामग्री चयन (सेवा शर्तों के अनुसार)
ट्यूब सामग्री विकल्प
- कार्बन स्टील (SA-106 Gr.B / SA-210 Gr.A1 / 20#): पानी, तेल, गैर संक्षारक गैसें; तापमान -20°C से +425°C
- स्टेनलेस स्टील 304/304L (SA-213 TP304L): हल्के संक्षारक प्रक्रिया तरल पदार्थ, साफ भाप; क्लोराइड ≤ 200ppm; तापमान -196°C से +600°C (ASME II-D के अनुसार 425°C से ऊपर गिरावट)
- स्टेनलेस स्टील 316/316L (SA-213 TP316L): कार्बनिक एसिड, नमक समाधान (क्लोराइड ≤ 200ppm 316L के लिए); तापमान -196°C से +500°C
- टाइटेनियम ग्रेड 2 (एसबी-338): समुद्री जल, नमकीन, क्लोराइड समाधान 20,000ppm तक; तापमान ≤ 230°C
- डुप्लेक्स 2205 (SA-789 UNS S32205): क्लोराइड युक्त हाइड्रोकार्बन, समुद्री जल; क्लोराइड 80°C पर 300ppm तक; तापमान -40°C से +280°C तक
शैल सामग्री विकल्प
- कार्बन स्टील (SA-516 Gr.70): खोल पक्ष पर गैर संक्षारक या हल्के संक्षारक; डिजाइन तापमान -20°C से +425°C
- स्टेनलेस स्टील 304L / 316L: शेल साइड संक्षारक मीडिया या उच्च शुद्धता की आवश्यकता
- टाइटेनियम (समुद्र के पानी के शेल पक्ष के लिए, जहां शेल पक्ष तरल समुद्र का पानी है)
गैसकेट सामग्री (तापमान सीमा के अनुसार)
- गैर एस्बेस्टो / संपीड़ित फाइबरः -40°C से +250°C, दबाव ≤ 4.0 एमपीए
- सर्पिल घाव (एसएस 304/316 + ग्रेफाइट): -196°C से +450°C, दबाव ≤ 25 एमपीए (डबल पाइप फ्लैंज)
- पीटीएफई लिफाफा गास्केटः -40°C से +200°C, दवा या संक्षारक सेवाओं के लिए जहां संदूषण प्रतिबंधित है
ऑपरेटिंग रेंज (गैर अतिरंजित)
| पैरामीटर |
डबल पाइप प्रकार |
मल्टीट्यूब प्रकार |
| डिजाइन दबाव (ट्यूब पक्ष) |
35 एमपीए तक (एएसएमई VIII-2) |
20 एमपीए तक |
| डिजाइन दबाव (शेल पक्ष) |
10 एमपीए तक |
10 एमपीए तक (मानक); विशेष डिजाइन के अनुसार अधिक |
| डिजाइन तापमान (ट्यूब पक्ष) |
-40°C से +500°C (सामग्री पर निर्भर) |
-196°C से +500°C (सामग्री पर निर्भर) |
| डिजाइन तापमान (शेल पक्ष) |
-40°C से +450°C (सामग्री पर निर्भर) |
-40°C से +450°C (सामग्री पर निर्भर) |
| न्यूनतम अनुमत ΔT (ट्यूब/शेल इनलेट) |
कोई निश्चित सीमा नहीं (यू-बंडल मुक्त अंत) |
कोई निश्चित सीमा नहीं (यू-बंडल मुक्त अंत) |
| ट्यूब साइड अधिकतम वेग (पानी) |
3.0 m/s (कार्बन स्टील), 4.5 m/s (टाइटनियम) |
2.5 m/s (कार्बन स्टील), 4.0 m/s (टाइटनियम) |
| शेल साइड अधिकतम वेग |
1.5 m/s (खारदार), 3.0 m/s (साफ) |
1.0 m/s (खराब), 2.5 m/s (साफ) |
प्रवाह और थर्मल डिजाइन पैरामीटर
ट्यूब साइड फ्लो
- एकल पास (सभी ट्यूबों को सामने के ट्यूब शीट पर एक ही इनलेट और आउटलेट साझा)
- ट्यूब-साइड द्रव्यमान वेग सीमाः 300 से 2,500 किलोग्राम/एम2*एस (पानी के लिए); चिपचिपा तरल पदार्थों के लिए कम
- रेनॉल्ड्स संख्या का लक्ष्यः स्वच्छ सेवा के लिए ≥ 10,000 (गंभीर); चिपचिपा तरल पदार्थों के लिए ≥ 4,000
शेल साइड प्रवाह
- एकल पास (सामने के सिर में प्रवेश करता है, सीधे पैर से गुजरता है, वापसी मोड़ पर पीछे मुड़ता है, दूसरे पैर से गुजरता है, सामने के सिर से बाहर निकलता है)
- शेल पक्षीय द्रव्यमान वेग सीमाः 50 से 500 किलोग्राम/एम2*एस (गैस), 200 से 1,500 किलोग्राम/एम2*एस (तरल)
- बफ़ल कट प्रतिशत (सेगमेंटल बफ़ल, यदि उपयोग किया जाता है): खोल व्यास का 20% से 30%
- बाफल दूरीः TEMA RCB-4.2 के अनुसार निर्धारित - कार्बन स्टील के लिए अधिकतम असमर्थित ट्यूब लंबाई 36* ट्यूब ओडी से अधिक नहीं होनी चाहिए; पार प्रवाह गति बनाए रखने और ट्यूब कंपन को रोकने के लिए दूरी का चयन किया गया है।विशिष्ट अंतराल: 0.2* शेल आईडी से 0.5* शेल आईडी।
LMTD सुधार कारक
वास्तविक प्रतिप्रवाह एकल-पास विन्यास के लिए, F = 1.0 TEMA मानकों के अनुसार (कोई तापमान क्रॉस सीमा नहीं) ।
नज़दीकी तापमान
न्यूनतम व्यावहारिक दृष्टिकोणः 3°C से 5°C (उपलब्ध सतह क्षेत्र और एनटीयू द्वारा सीमित; वास्तविक प्राप्त मूल्य निर्दिष्ट दबाव गिरावट और द्रव गुणों पर निर्भर करता है,प्रक्रिया सिमुलेशन के बिना गारंटी नहीं है).
विनिर्माण और वेल्डिंग पैरामीटर
ट्यूब-टू-ट्यूबशीट संयुक्त
- विस्तारित जोड़ः 160-220 एमपीए पर हाइड्रोलिक विस्तार, 5-8 सेकंड के लिए पकड़ो। खींच-आउट परीक्षण की आवश्यकता (टेमा आरसीबी-4.3 के अनुसार): कार्बन स्टील ट्यूबों के लिए ≥ 20 एमपीए; स्टेनलेस स्टील के लिए ≥ 25 एमपीए।
- वेल्डेड संयुक्तः सील वेल्ड (फिल्ट पैर 1.5-2.0 मिमी) प्लस पूर्ण प्रवेश (विषाक्त/उच्च दबाव सेवा के लिए) । वेल्ड प्रक्रिया ASME धारा IX के अनुसार योग्य है।
- संयुक्त (वेल्ड + विस्तार): चक्रगत तापमान सेवा (थर्मल चक्र > 100 चक्र) और उच्च दबाव (ट्यूब पक्ष > 10 एमपीए) के लिए उपयोग किया जाता है।
रिटर्न बेंड हाउसिंग वेल्ड
- शेल रिटर्न बेंड कैप: पूर्ण प्रवेश बट वेल्ड (यदि स्थायी कैप) या स्पाइरल वेंड गैस्केट के साथ बोल्ट कवर (यदि हटाने योग्य) ।
- आंतरिक वेल्ड्सः 100% विजुअल इंस्पेक्शन (वीटी) + पेनेट्रेंट टेस्टिंग (पीटी) क्रिटिकल फिलेट वेल्ड्स पर (एएसएमई VIII-1 यूडब्ल्यू-50 के अनुसार) ।
वेल्ड के बाद गर्मी उपचार (PWHT)
ASME VIII-1 UCS-56 के अनुसार आवश्यक है जबः
- कार्बन स्टील के खोल की मोटाई > 38 मिमी (P-No.1, समूह 1/2) वेल्डेड दबाव भागों के लिए
- ट्यूब सामग्री की मोटाई > 19 मिमी (स्टेनलेस स्टील के लिए, पीडब्ल्यूएचटी के बजाय वेल्डिंग के बाद समाधान एनील निर्दिष्ट किया गया है)
- सेवा में गीला H2S (NACE MR0175 / ISO 15156 के अनुसार) - PWHT 620±10°C पर 25 मिमी मोटाई पर 1 घंटे के लिए, न्यूनतम 1 घंटे के लिए होता है।
निरीक्षण और परीक्षण (प्रति इकाई)
आयाम जाँच
- पैरों की कुल लंबाई की सहिष्णुताः TEMA RCB-8 पर ±3 मिमी (सीधे पैरों के लिए)
- यू-बेंड केंद्र रेखा त्रिज्या सहिष्णुताः R ≤ 500mm के लिए ±1.5mm; R > 500mm के लिए ±3mm
- बैफल/सहायता प्लेट का अंतरः ±1.5 मिमी
- ट्यूब होल लिगामेंट (वेब) विचलनः ड्राइंग से ≤ ±0.2 मिमी
विनाशकारी जांच
- ट्यूब-टू-ट्यूब शीट जोड़ः सील वेल्ड के लिए 100% तरल प्रवेश (PT) (ASME VIII-1 UW-51 के अनुसार)
- शेल अनुदैर्ध्य और परिधि सीमः ASME VIII-1 UW-52 के अनुसार स्पॉट रेडियोग्राफी (RT) (या यदि निर्दिष्ट हो तो पूर्ण रेडियोग्राफी)
- रिटर्न बेंड हाउसिंग फिलेट वेल्ड्सः कार्बन स्टील के लिए 100% चुंबकीय कण (MT) / स्टेनलेस स्टील के लिए PT
- ट्यूब आंतरिक निरीक्षणः सीधापन और पास-थ्रू (कोई अवरुद्ध ट्यूब नहीं) की बोरेस्कोप सत्यापन - यदि 100% ट्यूब ट्यूब आईडी से 0.5 मिमी छोटा स्केल बॉल स्वीकार करते हैं तो पारित किया जाता है।
दबाव परीक्षण
- हाइड्रोस्टैटिक परीक्षण (पानी): परीक्षण दबाव = 1.3 * डिजाइन दबाव * (परीक्षण तापमान पर न्यूनतम अनुमेय तनाव / डिजाइन तापमान पर), ASME VIII-1 UG-99 के अनुसार। 30 मिनट तक रखें। स्वीकृतिःकोई दिखाई देने वाला रिसाव और कोई दबाव गिरावट नहीं.
- वायवीय परीक्षण (वैकल्पिक, शुष्क या गैस सेवा के लिए): परीक्षण दबाव = 1.1 * डिजाइन दबाव। संपीड़ित हवा या नाइट्रोजन। सभी जोड़ों पर साबुन बुलबुला जांच।सींचने की दर 1*10−5 Pa*m3/s से अधिक नहीं होनी चाहिए प्रति समकक्ष ओरिफिस विधि (एएसएमई अनुलग्नक VI के अनुसार).
सफाई और रखरखाव तक पहुंच
ट्यूब साइड सफाई
- यांत्रिक सफाईः ट्यूब वाइपर या ब्रश यू-बेंड के माध्यम से ट्यूब की पूरी लंबाई से गुजरता है। ट्यूब के माध्यम से गुजरने के लिए TEMA RCB-4.52 के अनुसार आवश्यक न्यूनतम यू-बेंड त्रिज्या R ≥ 2* ट्यूब ओडी। मानक ब्रश ओडी 0.8* ट्यूब आईडी की सिफारिश की जाती है.
शेल साइड की सफाई
- केवल स्थिर बंडल हेयरपिन के लिए रासायनिक सफाई (रिटर्न बेंड कवर हटाने योग्य है लेकिन बंडल खींचने योग्य नहीं है) । प्रवेश बंदरगाहों के माध्यम से शेल-साइड यांत्रिक सफाई सीधे पैर अनुभागों तक सीमित है;यांत्रिक स्क्रैपर्स द्वारा सुलभ नहीं वापसी मोड़ आंतरिक.
- यदि शेल साइड फोलिंग फैक्टर > 0.0005 m2*K/W (TEMA टेबल के अनुसार) है, तो हेयरपिन के बजाय एक पुल-थ्रू फ्लोटिंग हेड या यू-ट्यूब रेट-शेल एक्सचेंजर की सिफारिश की जाती है। हेयरपिन के लिए,दबाव में गिरावट के आधार पर रासायनिक सफाई चक्र की आवृत्ति: साफ जब खोल पक्ष ΔP डिजाइन ΔP 30% से अधिक या जब ΔP वृद्धि 50 kPa तक पहुँचता है (जो भी पहले होता है) ।
प्रत्येक शिपमेंट के लिए प्रदत्त दस्तावेज
- ASME यू-स्टैम्प डेटा रिपोर्ट (यदि लागू हो)
- सामग्री परीक्षण प्रमाणपत्र (एन 10204 3.1 या 3.2)
- वेल्डिंग प्रक्रिया विनिर्देश (WPS) और प्रक्रिया योग्यता रिकॉर्ड (PQR)
- चार्ट रिकॉर्डिंग के साथ दबाव परीक्षण रिपोर्ट
- आयामी निरीक्षण रिपोर्ट
- ट्यूब बंडल ड्राइंग (निर्माण के रूप में)
- एनडीई रिपोर्ट (जैसा लागू हो, पीटी/एमटी/आरटी/UT)
डिजाइन सीमा विवरण
हेयरपिन एक्सचेंजर के लिए लागू नहीं हैः
- शीश पक्षीय तरल पदार्थों में ठोस पदार्थों की मात्रा 5 से अधिक है,या रेशेदार फोल्डिंग जिसे सफाई के लिए यांत्रिक बंडल निकालने की आवश्यकता होती है - क्योंकि हेयरपिन बंडल तय है और रिटर्न बेंड हाउसिंग के माध्यम से नहीं खींचा जा सकता है.
- Shell-side mass flow rates exceeding the equivalent of 500 kg/s through DN600 shell - due to single shell pass causing pressure drop exceeding the typical 50-80 kPa design limit (per TEMA allowable pressure drop guideline).
- बहुत उच्च खोल पक्ष वैक्यूम सेवा (< 1 kPa पूर्ण) - वापसी मोड़ आवास बाहरी दबाव के तहत पतन को रोकने के लिए ASME VIII-1 UG-29 के अनुसार अतिरिक्त कठोरता के छल्ले की आवश्यकता हो सकती है;परामर्श डिजाइन.
उद्धरण के लिए आवश्यक आकार इनपुट
प्रारंभिक थर्मल और यांत्रिक डिजाइन प्रदान करने के लिए, निम्नलिखित प्रक्रिया डेटा प्रस्तुत करें:
- ट्यूब-साइड द्रव का नाम और संरचना (यदि मिश्रण)
- शेल साइड फ्लूइड का नाम और संरचना
- ट्यूब-साइड इनपुट/आउटपुट तापमान
- शेल साइड इनपुट/आउटपुट तापमान
- ट्यूब-साइड दबाव में अनुमेय गिरावट
- शेल साइड पर दबाव में अनुमेय गिरावट
- ट्यूब साइड ऑपरेटिंग दबाव
- शेल साइड ऑपरेटिंग दबाव
- अधिकतम उपलब्ध पदचिह्न (सीधे पैर की लंबाई, सिर के लिए जगह)
- यदि ज्ञात हो, तो फोलिंग फैक्टर (ट्यूब साइड और शेल साइड); अन्यथा मानक टीईएमए मूल्य लागू किए जाएंगे
कुल मिलाकर रेटिंग
रेटिंग स्नैपशॉट
निम्नलिखित सभी रेटिंग का वितरण हैसभी समीक्षाएँ