Sebuah bundel tabung dengan sirip adalah komponen transfer panas utama dari penukar panas yang didinginkan dengan udara (ACHE).diikat di setiap ujung dengan lembaran tabung, dan dihubungkan ke kotak inlet dan outlet header. bundel dipasang di dalam ruang struktural, di mana udara sekitar dipaksa atau ditarik melalui permukaan sirip oleh kipas aksial atau sentrifugal,menghilangkan panas dari cairan proses yang mengalir di dalam tabung.
Produk ini dirancang dan diproduksi sesuai dengan API 661 (Air-Cooled Heat Exchangers for General Refinery Service), ISO 13706, dan TEMA Class R atau B jika berlaku.Paket ini disediakan sebagai perakitan lengkap, termasuk tabung, sirip, lembaran tabung, kotak header, bingkai sisi, dan lug angkat, siap dipasang ke dalam ruang ACHE yang ada atau baru.
Bundel tabung berdaun dikonfigurasi sesuai dengan persyaratan jenis dan lokasi ACHE:
Bundel horizontal: Tabung horizontal; aliran udara secara vertikal ke atas (dorongan) atau ke bawah (induksi).
Paket bingkai A: Dua bundel datar miring dalam bentuk V terbalik (puncak di atas); kipas di bawah meniup udara ke atas melalui kedua permukaan miring. Digunakan dalam kondensator uap dingin udara (ACC) dan unit petrokimia besar.
Bantal rangka V: Dua bundel datar miring dalam bentuk V (puncak di bagian bawah); kipas di atas menarik udara ke atas.
Pengaturan aliran udara:
Pembagian paksa: Penggemar di bawah bundel mendorong udara melalui tabung. Akses perawatan yang lebih mudah; biaya instalasi yang lebih rendah.
Air terjun yang terinduksi: Penggemar di atas bundel menarik udara melalui tabung. distribusi udara yang lebih baik; sirkulasi ulang yang lebih sedikit; melindungi bundel dari hujan dan salju.
Tabung
OD tabung (dasar): 15,88 mm ️ 50,8 mm (5/8" sampai 2")
Ketebalan dinding tabung: 1,2 mm ∼ 5,0 mm (tanpa jahitan atau dilas, per ASTM atau setara)
Panjang tabung (antara lembaran tabung): 2,0 m × 12,0 m (menurut standar API 661)
Pitch tabung (pusat-ke-pusat):
Transversal (melalui aliran udara): 1,5 * sampai 2,5 * tabung OD
Panjang (sepanjang aliran udara): 1,5 * sampai 2,5 * tabung OD
Pengaturan tabung: Staggered (segitiga) atau in-line (seperempat). Staggered memberikan transfer panas sisi udara yang lebih tinggi; in-line memungkinkan pembersihan mekanis yang lebih mudah.
Bahan tabung (Setiap kondisi layanan)
| Bahan | Spesifikasi | Kisaran suhu | Batas Clorida | Aplikasi |
|---|---|---|---|---|
| Baja karbon SA-179 / SA-106 Gr.B | ASTM A179 / A106 | -20°C sampai +425°C | Tidak berlaku | Air, minyak, hidrokarbon bersih, uap |
| Resipi 304L / 316L | ASTM A213 TP304L/316L | -196°C sampai +600°C | ≤ 200 ppm | Cairan korosif, uap bersih, makanan/farmasi |
| Duplex 2205 | ASTM A789 S32205 | -40°C sampai +280°C | ≤ 300 ppm pada suhu 80°C | Hidrokarbon yang mengandung klorida, lepas pantai |
| Titanium Gr.2 (TA2) | ASTM B338 | -40°C sampai +230°C | Hingga 20.000 ppm | Air laut, air garam, pendinginan dengan klorida tinggi |
| Tembaga-nikel C70600 | ASTM B111 | -40°C sampai +200°C | < 500 ppm | Pendinginan laut, air asin |
Pin Jenis dan Parameter Perekat
Metode pemasangan sirip ke tabung berikut tersedia, dipilih berdasarkan suhu operasi, lingkungan korosi, dan siklus termal:
| Jenis sirip | Metode Penyambungan | Suhu operasi maksimum | Bahan sirip | Aplikasi Tipikal |
|---|---|---|---|---|
| L-kaki (luka tegangan) | Luka kaki berbentuk L di bawah tekanan | ≤ 150°C | Aluminium 1100, Tembaga C1100 | Pendingin gas suhu rendah, intercoolers |
| KL-kaki (L berkerut) | Permukaan tabung bergelombang + kaki yang terikat secara mekanis | ≤ 320°C | Aluminium 1100 | Gas proses suhu sedang, aftercooler |
| LL-kaki (terpadu L) | Kaki yang tumpang tindih sepenuhnya menutupi tabung OD | ≤ 177°C | Aluminium 1100, Tembaga C1100 | Atmosfer pesisir/laut, perlindungan korosi |
| Bimetal, ekstrusi | Lengan aluminium luar yang diekstrusi ke sirip | ≤ 230°C | Aluminium 1100 (luar) | Lingkungan lepas pantai, laut, korosi tinggi |
| Pengelasan frekuensi tinggi | Flip strip tahan las ke tabung (ikatan metalurgi) | ≤ 450°C | Baja karbon, baja tahan karat | Pendinginan gas suhu tinggi, pemulihan panas limbah |
| Bulu (tanpa sirip) | ️ | Hingga 600°C | Sebagai bahan tabung | Gas bersih dengan suhu tinggi, uap, debu rendah |
Geometri sirip (Biasa menurut API 661)
| Parameter | L-kaki / KL / LL | Diekstrusi | Pengelasan frekuensi tinggi |
|---|---|---|---|
| Tinggi sirip (di atas tabung OD) | 8 mm 16 mm | 8 mm 16 mm | 8 mm 19 mm |
| Pitch sirip (sirip per inci FPI) | 7 ¢ 11.5 | 7 11 | 2 7 |
| Ketebalan sirip | 0.25 mm 0.5 mm | Integral (setara 0,4 × 0,8 mm) | 0.8 mm 3.2 mm |
| Rasio luas permukaan (terpanjang / telanjang) | 10 ¢ 23 | 10 ¢ 20 | 6 ¢ 15 |
Pertimbangan resistensi ikatan sirip
Untuk jenis sirip yang terikat (L-foot, KL-foot, LL-foot), ikatan mekanis antara sirip dan tabung memperkenalkan resistensi kontak termal.
Untuk suhu sisi tabung di atas 120 °C, nilai konduktivitas ikatan 2.000 5,000 W / m 2 K biasanya diterapkan untuk bundel baru.
Bundel yang digunakan dapat memiliki konduktivitas ikatan yang berkurang karena siklus termal; luas permukaan tambahan 3% ∼ 30% sering dimasukkan dalam desain (tergantung pada suhu operasi dan jenis ikatan).
Pin yang diekstrusi dan dilas frekuensi tinggi tidak memiliki ketahanan ikatan
Lembar tabung
Lokasi: ujung depan (inlet) dan belakang (outlet) dari bundel
Ketebalan: 15 mm ∼ 80 mm, per ASME VIII-1 / TEMA RCB-4.3
Bahan: Baja karbon, stainless steel, atau baja lapis yang cocok dengan cairan dan tekanan sisi tabung
Toleransi diameter lubang: H11 menurut ISO 286 (misalnya, Ø25,2 mm +0,13/0)
Akhir lubang: Ra ≤ 1,6 μm untuk sendi yang diperluas; Ra ≤ 3,2 μm untuk sendi las
Penyimpanan tabung: Tabung diperluas, dilas, atau dikombinasikan (selas + memperluas) menjadi lembaran tabung
Kotak Header (Inlet / Outlet Manifold)
Jenis sesuai dengan API 661:
Kepala colokan (colokan dengan benang atau bolt) untuk akses tabung; tekanan rendah hingga menengah
Header plat penutup
Header manifold pipa konstruksi las; tekanan tinggi, tidak ada akses tabung
Konstruksi: Potongan persegi panjang atau bundar; sambungan flanged sesuai ASME B16.5 / B16.47
Partisi pass: Baffle internal untuk mengkonfigurasi satu, dua, atau empat pass sisi tabung
Rating tekanan desain: 0,1 ∼ 10,0 MPa (disediakan lebih tinggi sesuai kebutuhan)
Koneksi saluran pembuangan dan ventilasi: Fittings NPT berujung atau pemasangan soket pada titik rendah/tinggi
Bingkai sisi dan bantalan angkat
Kerangka struktural: Saluran baja atau balok I, dirancang untuk mendukung berat bundel selama mengangkat, transportasi dan operasi
Tulang angkat: Tersald ke bingkai sisi atau lembaran tabung nominal dengan berat bundel 2* (faktor keselamatan)
Titik-titik pendukung: Ditempatkan untuk meminimalkan tabung yang tergelincir dan menjaga keteraturan bundel dalam ±3 mm di seluruh panjangnya
| Parameter | Jangkauan Tipikal | Catatan |
|---|---|---|
| Kecepatan permukaan udara (pendekatan) | 1.5 4.0 m/s | Dipilih berdasarkan kekuatan kipas dan batas kebisingan |
| Kecepatan massa udara (melalui bundel) | 2 6 kg/m2·s | Berdasarkan area bebas antara tabung dan sirip |
| HTC konvektif sisi udara (setara tabung telanjang) | 30 120 W/m2·K | Tergantung pada geometri sirip, kecepatan, dan bahan |
| Efisiensi sirip | 40% ∼ 90% | Dihitung berdasarkan metode standar (Kern / ESDU) |
| Total HTC (air-to-tube, dirujuk ke area telanjang) | 15 60 W/m2·K | Tipikal untuk bundel ber sirip ACHE |
| Penurunan tekanan sisi udara (melalui bundel) | 100 300 Pa | Per batas desain API 661; kipas dipilih sesuai |
| Suhu lingkungan desain | -40°C sampai +55°C | Berdasarkan data meteorologi lokasi |
| Luas permukaan bundel per unit | 10 200 m2 | Bay tunggal; bea yang lebih besar menggunakan banyak bay |
Persiapan tabung: Tabung dipotong ke panjang, ujungnya bergelombang (jika dilas), OD dan ketebalan dinding diverifikasi.
Aplikasi sirip: sirip yang diikat pada tabung menurut jenis yang ditentukan (membungkus, mengekstrusi, atau pengelasan) ¢ parameter proses yang dicatat (tekanan, suhu, arus pengelasan, tekanan rolling).
Pengeboran lembaran tabung: Pengeboran CNC dari lembaran tabung sampai toleransi H11; lubang dihapus dan dibersihkan.
Penempatan tabung: Tabung dimasukkan melalui lembaran tabung depan dan belakang.
Penggabungan tabung-ke-tabung: Diperluas (hidraulik atau roller), dilas, atau dikombinasikan per jenis sendi.
Lampiran kotak header: Header dilas atau dibalut ke lembaran tabung; partisi pass dipasang.
Rangka sisi: Dukungan struktural dan bantalan angkat yang dipasang.
Pengujian hidrostatik: Paket lengkap diuji pada 1,3 * tekanan desain sisi tabung menurut ASME VIII-1 UG-99.
Cat dan pelapis: Permukaan eksternal (kerangka baja karbon dan header) yang dibasahi pasir hingga Sa2.5, dibungkus epoxy yang kaya seng, dan diakhiri dengan lapisan atas poliuretan dengan ketebalan film kering minimal 250 μm.
Pemeriksaan Dimensi
| Artikel | Toleransi | Metode |
|---|---|---|
| OD tabung | ± 0,11 mm | Mikrometer (sampel) |
| Tinggi sirip | ±0,5 mm | Caliper / template |
| Jarak sirip | ±0,2 mm per panjang 100 mm | Template / optik |
| Panjang keseluruhan bundel | ± 1,5 mm | Pita pengukur / laser |
| Pola lubang lembaran tabung | Per gambar | CMM / komparator optik |
| Orientasi flange kepala | Menurut ASME B16.5 | Template / peregangan |
Pemeriksaan Non-Destruktif (NDE)
| Pemeriksaan | Metode | Ruang lingkup | Penerimaan |
|---|---|---|---|
| Pengelasan tabung-ke-tabung | PT (penetrant cair) | 100% (jika dilas) | Tidak ada retakan, porositas ≤ 0,8 mm |
| Pengelasan sirip (HF-welded) | Visual + PT (sampel) | 100% visual; 5% PT | Tidak ada retakan, tidak ada sirip longgar |
| Pengelasan header | RT atau UT | Menurut ASME VIII-1 UW-51 / UW-52 | Per kode |
| Kondisi internal tabung | Borescope | 5% tabung (acak) | Tidak ada goresan > 0,1 mm, tidak ada penyumbatan |
Uji hidrostatik (sisi tabung)
Tekanan uji: 1,3 * tekanan desain * (S pada suhu uji / S pada suhu desain) per ASME VIII-1 UG-99
Media uji: Air bersih dengan inhibitor korosi (klorida ≤ 50 ppm untuk baja tahan karat)
Waktu tunggu: ≥ 30 menit
Penerimaan: Tidak ada penurunan tekanan; tidak ada kebocoran yang terlihat dari sendi tabung, header, atau colokan
Uji kebocoran pneumatik (jika ditentukan)
Tekanan uji: 0,6 MPa udara atau nitrogen
Deteksi kebocoran: Aplikasi gelembung sabun pada semua sendi dan las
Penerimaan: Tidak ada gelembung; tingkat kebocoran ≤ 1*10−5 Pa·m3/s per metode lubang setara
Kompresor Intercooler / Aftercooler
Cairan sisi tabung: Udara terkompresi atau gas alam (setelah kompresi)
Suhu sisi tabung: Inlet 120°C ∼ 180°C, outlet 40°C ∼ 60°C
Tekanan: 0,5 ∼ 10,0 MPa
Bahan tabung: Baja karbon (udara) / 304L (gas alam dengan CO2/H2O)
Tipe sirip: L-kaki (≤ 150°C) atau KL-kaki (150~180°C)
Geometri sirip: OD 25,4 mm * 2,0 mm dinding; ketinggian sirip 12,5 mm; 10 FPI
Baris bundel: 4 6 baris
Kecepatan permukaan udara: 2,5 ∼ 3,5 m/s
ΔP sisi udara: ≤ 200 Pa
Kondensator Overhead Refinery
Cairan sisi tabung: Uap hidrokarbon + uap (distilasi overhead)
Suhu sisi tabung: Inlet 100°C ∼ 150°C (kondensasi), outlet 40°C ∼ 60°C
Tekanan: 0,1 ∼ 0,5 MPa (vakum hingga dekat atmosfer)
Bahan tabung: Baja karbon (tidak korosif) atau 316L (servis asam)
Jenis sirip: L-kaki atau KL-kaki (Al 1100) untuk layanan H2S, ditekan dengan tabung 316L
Geometri sirip: OD 25,4 mm * 2,0 mm; tinggi sirip 12,5 mm; 10 FPI
Baris bundel: 4 baris; miring 1:50 ke arah outlet untuk drainase cairan
Cooler Gas Alam (Setelah Dehidrasi atau Kompresi)
Cairan sisi tabung: Gas alam yang diolah
Suhu sisi tabung: Inlet 60°C ∼ 100°C, outlet 30°C ∼ 45°C
Tekanan: 4,0 MPa
Bahan tabung: 316L atau Duplex 2205 (jika klorida ada)
Tipe sirip: Diekstrusi (Al 1100 luar) untuk perlindungan korosi lepas pantai / pesisir
Geometri sirip: OD 19,05 mm * 2,0 mm; tinggi sirip 12,5 mm; 10 FPI
Baris bundel: 2 3 baris (turun tekanan rendah)
Kecepatan permukaan udara: 2,0 m/s
ΔP di sisi udara: ≤ 150 Pa
Kondensator Uap Dingin Udara (ACC)
Cairan sisi tabung: Uap (ekos turbin) kondensasi menjadi air, kondisi vakum
Suhu sisi tabung: Inlet 60°C ∼ 100°C, outlet 35°C ∼ 45°C
Tekanan: Vakum (10 50 kPa absolut) desain tekanan eksternal menurut ASME VIII-1 UG-28
Bahan tabung: Baja karbon (digalvanisasi atau dilapisi) atau baja tahan karat (jika amonia/klorida)
Tipe sirip: Tinggi frekuensi las (ikatan metalurgi)
Geometri tabung: Tabung elips atau oval datar (mengurangi ΔP sisi udara) dengan sirip pelat atau sirip las heliks
Orientasi bundel: bingkai A atau bingkai V (miring 60° ke horizontal)
Aliran udara: Induksi angin (kipas angin di atas)
Fitur khusus: Bundel miring 1:80 ke arah header pengumpulan kondensat; perlindungan beku (penelusuran uap atau pemanas listrik untuk operasi musim dingin di bawah 0 °C)
Pencemaran udara (debu, serbuk sari, endapan kimia) meningkatkan penurunan tekanan dan mengurangi transfer panas.
ΔP sisi udara melebihi ΔP desain sebesar 30% (menurut API 661)
Peningkatan ΔP di sisi udara mencapai 50 Pa di atas start-of-run (yang terjadi lebih awal)
Metode pembersihan:
Cuci air: Semprot tekanan rendah (≤ 1,0 MPa) untuk endapan larut dalam air
Udara: Udara terkompresi (≤ 0,6 MPa) untuk debu kering yang longgar
Pembersihan kimia: deterjen berbasis alkali atau asam (disetujui untuk sirip aluminium; hindari larutan beralkali tinggi)
Pembersihan sisi tabung: Tidak memungkinkan secara mekanis dalam bundel tetap (tabung tidak dapat dilepas secara individual).atau penggunaan sistem pigging on-line (untuk tabung berdiameter lebih besar dengan tikungan halus).
Sertifikat pengujian bahan (EN 10204 3.1 atau 3.2)
Lembar data API 661 lengkap (atau lembar data ISO 13706)
Lembar data TEMA (Kelas R/B ¢ jika berlaku)
Laporan data ASME U-stamp (jika berlaku)
Laporan inspeksi dimensi (panjang bundel, tata letak lubang lembaran tabung, geometri sirip, OD tabung)
Parameter proses pemasangan sirip (tekanan gulungan, tekanan ekstrusi, arus las)
Laporan pengujian hidrostatik (dengan pencatatan grafik tekanan)
Laporan uji kebocoran pneumatik (jika dilakukan)
Laporan NDE ¢ PT, UT, RT seperti yang dilakukan
Spesifikasi prosedur las (WPS) dan catatan kualifikasi (PQR) ¢ untuk las tabung-ke-tabung dan header
Rancangan bundel tabung seperti yang dibangun dengan jumlah tabung, konfigurasi pass, dimensi header dan lokasi lug angkat
Spesifikasi cat/lapisan dan laporan verifikasi ketebalan
Instruksi pembersihan dan pemeliharaan (jika diminta)
Jenis ACHE
Orientasi bundel Horizontal / miring (sudut)
Bahan dan ukuran tabung (OD, ketebalan dinding)
Jenis sirip L-kaki / KL / LL / Diekstrusi / HF-diselap / Bare
Bahan sirip dan geometri (tinggi, pitch/FPI, ketebalan)
Tekanan dan suhu desain sisi tabung
Komposisi cairan sisi tabung (korosif, klorida, H2S)
Penurunan tekanan yang diizinkan di sisi tabung
Suhu masuk udara (desain musim panas)
Kecepatan permukaan udara atau aliran udara total
Penurunan tekanan yang diizinkan di sisi udara (biasanya 100 ∼ 300 Pa)
Tipe header Plug / Cover-plate / Pipe manifold
Jumlah tabung sisi melewati tunggal / dua / empat
Jumlah tabung dan tata letak tabung (per bagian yang ada atau baru)
Persyaratan perlindungan korosi (lapisan, galvanisasi, atau bahan sirip/tabung khusus)
Perlindungan terhadap pembekuan (untuk layanan ACC)
Keterbatasan pengangkatan dan transportasi (berat maksimum dan dimensi)
Standar yang berlaku API 661 / ISO 13706 / TEMA / Spesifikasi pelanggan
Rangkaian tabung dengan sirip tunduk pada keterbatasan inheren berikut:
Ini dirancang hanya untuk tekanan dan suhu sisi tabung yang ditentukan; operasi di luar batas ini membatalkan desain.
Kinerja sisi udara tergantung pada suhu udara sekitar dan pencemaran; kapasitas pendingin berkurang dengan meningkatnya suhu lingkungan.
Pembersihan sisi tabung tidak dapat dilakukan secara mekanis dalam bundel tetap. Pembersihan kimia atau pigging online diperlukan untuk layanan pencemaran.
Pencemaran di sisi udara meningkatkan penurunan tekanan dan mengurangi transfer panas; jadwal pembersihan yang teratur harus dipertahankan.
Untuk bundel sirip yang beroperasi dalam kondisi pembekuan, perlindungan pembekuan yang tepat (miring, drainase, dan pemanasan) harus disediakan untuk layanan kondensasi.
Suhu ujung sirip maksimum tidak boleh melebihi batas khusus bahan (misalnya, L-foot ≤ 150°C; diekstrusi ≤ 230°C; HF-welded ≤ 450°C).
Untuk layanan siklus termal (> 500 siklus/tahun), jenis sirip yang terikat (L, KL, LL) tidak dianjurkan menggunakan sirip yang diekstrusi atau dilas HF.
Paket harus dipasang pada struktur pendukung yang rata; ketidakelarasan yang berlebihan menyebabkan distorsi lembaran tabung dan kebocoran sendi.
Untuk tekanan sisi tabung yang sangat tinggi (> 10,0 MPa) atau vakum yang ekstrim, konsultasikan untuk desain header dan lembaran tabung khusus.
