Due fornitori quotano lo stesso scambiatore a tubi fissi, con gli stessi duty e materiali, e restituiscono spessori differenti del 15-20%. Nessuno dei due ha torto: il modello è diverso e nella progettazione dei tubi fissi il modello rientra nello standard, non nel duty. Le quotazioni devono quindi essere confrontate per codice, non per numeri.
ASME UHX non fornisce uno spessore minimo diretto per il tubo fisso. Inizia da uno spessore iniziale fornito dall'utente (i programmi a U-tubo offrono una formula di partenza, non sempre adatta), calcola i componenti di stress per ogni tipo di tubo fisso (semplicemente appoggiato, fisso) e valuta il caso di carico peggiore credibile. L'output sono stress assiali, di flessione e di taglio in tre interfacce: tubo-tubo fisso, tubo fisso-mantello, tubo fisso-guscio. Dove uno stress supera il suo ammissibile, viene fornito un passo di iterazione: lo spessore aumenta fino a quando lo stress critico raggiunge l'ammissibile. Quello spessore è il minimo teorico.
Per i tubi fissi, TEMA segue la stessa base con grandi semplificazioni:
La progettazione a tubi fissi è governata dal rapporto di rigidità Xa: rigidità assiale del fascio tubiero rispetto alla rigidità flessionale del tubo fisso.
Per i tubi fissi flottanti, ASME semplifica lo stress equivalente a Pe(Xa) = Ps - Pt; TEMA trascura nuovamente il contributo del fascio tubiero.
Entrambi definiscono diversamente il fattore di indebolimento della piastra perforata, che è dove inizia la maggior parte del divario.
| Elemento | TEMA | ASME UHX |
|---|---|---|
| Base del legamento | Larghezza media tra i tubi | Larghezza minima tra i tubi |
| Effetto del muro del tubo | Una singola larghezza media η si applica indipendentemente dal fatto che il giunto sia espanso o solo saldato; il contributo del muro del tubo non viene differenziato | Il muro del tubo è contato come parte del legamento effettivo dove il tubo è espanso; i giunti solo saldati usano un μ* inferiore (avvicinandosi al μ geometrico) |
| Diametro effettivo del foro | Nessuna correzione d*; il diametro effettivo del foro viene utilizzato direttamente con la larghezza media η | Diametro effettivo del foro d* definito, che incorpora il muro del tubo, il rapporto dei moduli, il rapporto dello stress ammissibile e la profondità di espansione |
| Disadattamento del materiale | La formula dello spessore del tubo fisso utilizza un singolo stress ammissibile per il tubo fisso; le proprietà del tubo e del tubo fisso non sono trattate come variabili separate | Le proprietà del materiale del tubo e del tubo fisso (Et, E, St, S) sono trattate separatamente nel calcolo del legamento e dello stress |
| Simbolo | Significato | Sistema di codifica |
|---|---|---|
| d* | Diametro effettivo del foro | ASME UHX |
| η | Efficienza del legamento su larghezza media del legamento | TEMA |
| μ | Efficienza geometrica del legamento su larghezza minima, nessuna correzione del muro del tubo o del materiale | ASME UHX |
| μ* | Efficienza effettiva del legamento: μ corretto per muro del tubo, rapporto dei moduli, rapporto dello stress, profondità di espansione | ASME UHX |
μ versus μ*: μ è l'efficienza geometrica del legamento impostata dal layout del tubo (diametro del foro, passo, schema) sulla larghezza minima del legamento. μ* aggiunge il muro del tubo espanso come area portante, più il rapporto dei moduli, il rapporto dello stress e la profondità di espansione, quindi μ* ≥ μ — sopra di esso solo dove il giunto è espanso, vicino ad esso quando è solo saldato.
Un legamento effettivo più piccolo dà uno stress maggiore: UHX usa il minimo, TEMA la media, quindi TEMA dà uno stress minore a geometria identica, il divario si allarga con giunti solo saldati.
ASME richiede che il carico del giunto tubo-tubo fisso venga calcolato per ogni caso credibile rispetto al suo ammissibile. TEMA lo calcola solo per il caso di sola pressione, presumendo che gli altri seguano. In servizio ciclico, verificare piuttosto che ereditare.
Lo standard cinese prende una strada diversa: quattro combinazioni di pressione di progetto del mantello e del tubo, con e senza espansione differenziale, e la coppia inversa allo stesso modo. Il peso morto viene gestito separatamente in un modello 2D assialsimmetrico, il tubo fisso come piastra equivalente, il fascio tubiero come cilindro equivalente multistrato, la gravità sovrapposta a tutte e quattro. La valutazione finale segue la classificazione JB 4732 per il tubo fisso, i tubi, il mantello e il giunto mantello-tubo fisso.
È una procedura di verifica dello stress, non una formula: da uno spessore iniziale calcola gli stress di interfaccia per il caso peggiore e itera fino a quando quello critico è ammissibile.
Principalmente il fattore di legamento: TEMA usa la larghezza media η; UHX usa la larghezza minima del legamento con d* e μ*.
ASME verifica ogni caso credibile rispetto al suo ammissibile; TEMA verifica solo il caso di sola pressione, che il servizio ciclico dovrebbe verificare.
Quattro combinazioni di pressione di progetto mantello/tubo, con e senza espansione differenziale, più un caso separato di peso morto su tutte e quattro, valutato da JB 4732.
