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ヘアピン熱交換器 ダブルパイプセクション/マルチチューブヘアピン シングルパスUバンドル 素材 CS/304/316L/Ti 設計温度 -40°Cから+500°C
起源の場所:
中国
ブランド名:
Yuhong
証明:
TEMA ASME VIII-1
モデル番号:
ヘアピン熱交換器
最小注文数量:
1セット
価格:
交渉可能
パッケージの詳細:
海の価値があるパッケージ
受渡し時間:
30～100日
支払条件:
LC、T/T
供給の能力:
3000セット/年
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仕様
注目すべき 特徴
ヘアピン式熱交換器のダブルパイプ
,多管型ヘアピン式熱交換機
,CS 304 316L Ti熱交換器
熱移転領域:
さまざま（1㎡から100㎡超まで）
風荷重:
UBC-1994
膨張継手:
ジャバラ式オプション
テスト:
HICテスト NACE TM0284 認証済み
製品の説明
ヘアピン熱交換器 |二重管セクション/マルチチューブヘアピン |シングルパス U バンドル
材質：CS/304/316L/Ti |設計温度 -40°C ～ +500°C |アプリケーション: 高ΔTサービス / 気化 / ガス加熱 | TEMA または ASME VIII-1 に従って製造
技術的利点の概要
ヘアピン熱交換器 (二重管またはマルチチューブ ヘアピンとも呼ばれる) は、チューブとシェル流体の間の熱膨張差が固定チューブシート設計の実際的な制限を超える用途向けに設計されています。従来のストレートシェル熱交換器とは異なり、ヘアピン構造にはリターンベンドシェル内に囲まれた U 字型のチューブ束が組み込まれており、シングルパスで真の向流流路を作成します。
主要な差別化要因 - コンパクトな設置面積での真の向流フロー
ヘアピン熱交換器では、シェル側の流体とチューブ側の流体は、熱交換器の全長にわたって反対方向に流れます。これにより、すべてのサービスで対数平均温度差 (LMTD) 補正係数 F = 1.0 が得られます。これは、F が 1.0 を下回る複数パスのシェルアンドチューブ熱交換器とは異なります。結果は次のいずれかになります。
- 同じ用途で必要な表面積が減少する (通常、1 ～ 2 個のシェルアンドチューブ構成よりも 15 ～ 25% 小さい)、または
- 大型のユニットを必要とせずに、3°C ～ 5°C という低いアプローチ温度を達成できます。
パラメータベースの構築機能
チューブバンドルの構成
- シングルパスのみ - 各チューブはリターンベンドハウジング内で 1 回 U ターンします
- チューブ直径: 一般的な範囲 Ø12mm ～ Ø38mm (外径 3/8 インチ～1.5 インチ)
- チューブ長さ（直線部）：1脚あたり2.0m～12.0m
- バンドルあたりのチューブ数: 単一チューブ (二重パイプ) またはマルチチューブ (4 ～ 200+ チューブ)
シェル構造（ヘアピンボディ）
- シェル呼び径: DN80 ～ DN600 (3 インチ～24 インチ)
- リターンベンドハウジング: 取り外し可能なボルト締めカバーまたは点検口付き溶接キャップ
- シェル側の流れ: シングルパス、真の向流
- バッフルタイプ (マルチチューブの場合): TEMA RCB-4.2 に準拠したサポートされていないチューブの長さによってバッフル間隔が決定されるセグメントバッフルまたはフルサポートプレート (最大非サポート長さ ≤ 36x チューブ外径 (炭素鋼の場合)、≤ 30x チューブ外径 (ステンレス鋼の場合)
熱膨張管理 - 伸縮継手は不要
ヘアピン設計は本質的に、拡張継手やフローティング ヘッドを必要とせずに、熱膨張差に対応します。 U バンドルは前部管板に固定され (シェル フランジに静的にボルト固定されています)、ハウジング内の戻り端では自由になります。チューブ側とシェル側の間の許容温度差 ΔT は、機械的膨張装置ではなく、材料の許容応力によってのみ制限されます。ステンレス鋼シェルを備えた炭素鋼チューブ (またはその逆) の場合、ASME VIII-1 の熱応力制限を超えることなく、150°C までの差動設計が実現可能です。
アプリケーション固有の技術ガイドライン (パラメータベース)
次の 4 つのアプリケーション プロファイルは、プロセス条件とヘアピン構造パラメータの間のマッチングを提供します。
サービス1：高温ガス加熱（空気・窒素・天然ガス）
- 代表的な媒体 (チューブ/シェル): 高圧ガス / 蒸気またはサーマルオイル
- チューブ材質：304または316L（400℃以上での耐酸化性）
- シェル材質: 炭素鋼 (シェル側流体 ≤ 350°C の場合) または 304 (> 350°C の場合)
- 主な動作パラメータ: チューブ側 400°C ～ 500°C、シェル側 200°C ～ 350°C、ΔT 最大 200°C
- 構造の選択: 低密度ガス中での振動を避けるため、マルチチューブ ヘアピン、バッフルなし (フルサポート プレートのみ)
- 設計上の注意: ガス側の圧力降下が 5 kPa 未満の場合は、チューブの列を追加せずに表面積を増やすために、ローフィン チューブ (19 fpi、フィンの高さ 1.5 mm) を指定します。
サービス 2: 液体の気化 (サーモサイフォンまたはケトル型と同等)
- 一般的な媒体 (チューブ/シェル): プロセス流体の沸騰 / シェル側の蒸気または高温の油
- チューブ材質: 炭素鋼または 316L (流体の腐食性による)
- シェル材質: 炭素鋼
- 主な動作パラメータ: シェル側の蒸気は 0.3 ～ 1.0 MPa (133°C ～ 184°C)、チューブ側の沸騰は 80°C ～ 150°C
- 構造の選択: きれいな液体の気化用の単管ヘアピン (二重管)。より大きな任務に対応する垂直方向のマルチチューブヘアピン
- デザインノート: 垂直方向 (チューブが垂直、上部または下部がリターンベンド) により、自然な循環熱サイフォン効果が得られます。ドライアウトを避けるため、最小水没高さ = 1.5 × 加熱チューブの長さ。
サービス3：高圧作動油冷却（洋上・産業用油圧）
- 代表的な媒体（チューブ/シェル）：高圧油（～20MPa）/海水または冷却水
- チューブ材質: シームレス 316L (耐食性、圧力境界に溶接継ぎ目なし)
- シェル材質：316Lまたはチタン（海水シェル側）
- 主な動作パラメータ: チューブ側オイル、15 MPa ～ 20 MPa、40 °C ～ 80 °C。シェル側の水、5°C ～ 30°C
- 構造の選択: ASME VIII-1 Division 2 高圧設計ルールに基づく単管ヘアピン (二重管) - シームレス チューブにより縦方向の溶接継ぎ目のリスクが排除されます。
- 設計上の注意: 表面積が 5 m² 未満のオイル クーラー用途の場合、単一チューブ ヘアピンは、マルチチューブ バンドルと比較してより簡単な圧力境界認証を提供します。
サービス4：極低温流体気化（LNG・液体窒素）
- 一般的な媒体 (チューブ/シェル): 極低温液体 (-196 °C ～ -40 °C) からガスに昇温 / 周囲空気または温水
- チューブ材質: 304 または 316L (ASTM E23 に準拠し、-196°C まで衝撃靱性を維持 - シャルピー V ノッチ ≥ 27J 平均)
- シェル材質: 304 (極低温では脆化するため炭素鋼は使用不可)
- 主な動作パラメータ: チューブ側入口 -196°C ～ -40°C、出口 +5°C ～ +30°C。シェル側周囲空気または水、+20°C
- 構造の選択: 空気加熱式気化器用の拡張シェル側フィン (アルミニウムまたは銅) を備えたマルチチューブ ヘアピン。水加熱設計用のベアチューブ
- 設計上の注意: 空気加熱式周囲気化器の場合、霜条件下で熱伝達率を 30 W/m²*K 以上に維持するには、最小フィン密度 1 インチあたり 4 フィン、フィンの高さ 12mm ～ 16mm を必要とします。
製造と品質管理
管と管板の接合部の完全性
- 高圧または有毒な用途向けの溶接専用: フル浸透 GTAW、ASME VIII-1 UW-51 に準拠した 100% ラジオグラフィー (RT)
- 非危険用途の拡張のみ: 180 ～ 220 MPa での油圧拡張、最初の製品バンドルで ≥ 25 MPa までの引抜き試験
- 周期的または熱衝撃サービス用の溶接 + 拡張: シール溶接 (1.5 mm フィレット) + 160 ～ 200 MPa での油圧拡張
リターンベンドハウジングの検査
- リターンベンドカバーのすべての内部隅肉溶接に染料浸透剤 (PT) を塗布 (溶接キャップ設計の場合)
- 内部チューブサポートの位置合わせのボアスコープ検査 - チューブ通過検証 (チューブの詰まりなし)
静水圧試験 (バンドルごと、シェルを閉じる前)
- チューブ側: 1.3 × 設計圧力、30 分間保持、ゼロドロップ
- シェル側 (最終組み立て後): 1.3 × 設計圧力、30 分間保持、落下ゼロ
選択のクイックリファレンス
プロセスで必要な場合... → 次の場合、標準のシェルアンドチューブの代わりにヘアピンを指定します。
- チューブ側とシェル側の温度差 > 80°C (伸縮継手を避けてください)
- 必要なアプローチ温度 < 10°C (真の逆流により LMTD F=1.0 が提供されます)
- 流れの偏りなくシングルパスで蒸発または凝縮
- スペースには制約があります - ヘアピンの設置面積は通常、同等のストレートシェルの長さの 40 ～ 50% です
- 将来の容量増加が可能 - ヘアピン熱交換器を直列に設置可能 (相互接続された配管を備えた複数のヘアピン)
制限事項
ヘアピンのデザインは次のサービスには最適ではありません。
- 非常に高いシェル側流量 (> 500 kg/s) - 単一のシェル側パスにより圧力降下が過剰になる
- シェル側の液体の汚れがひどく、化学洗浄にアクセスできない - リターンベンドハウジングは、プルスルーフローティングヘッドバンドルと比較して機械的洗浄を制限する可能性があります
注: 上記のすべての性能記述 (例: F=1.0、最大 200°C の ΔT 差、アプローチ温度 3 ～ 5°C、表面積の減少 15 ～ 25%) は、TEMA 第 10 版の設計方程式および ASME VIII-1 の熱応力計算から導出されています。テストデータがなければ、フィールドパフォーマンスのパーセンテージの向上は主張されません。
特定のデューティデータシートと予備的なサイジングについては、チューブ側の流体、シェル側の流体、高温側入口/出口温度、低温側入口/出口温度、許容圧力降下 (チューブとシェル)、および動作圧力を提供します。
技術比較: ヘアピンと従来のシェルアンドチューブ
| パラメータ | ヘアピン熱交換器 | 従来のストレートシェルアンドチューブ（1-2パスまたはUチューブ） | パラメータベースの位置調整 |
|---|---|---|---|
| 動線配置 | 真の向流（シングルパス両側） | 混合 / 交差向流 (1-2 または 2-4 パスでは F ファクター < 1.0) | ヘアピン LMTD 補正係数 F = 1.0 (TEMA ごと)。 1-2 シェルアンドチューブの場合、F ≥ 0.8 が必要です。 0.8 未満では、複数のシェルを連続して使用する必要があります。 |
| 熱的アプローチ (ホットアウトレットとコールドインレット) | 実現可能なアプローチ ΔT = 3°C ～ 5°C | 実現可能なアプローチ ΔT = 10°C ～ 15°C (単体) | ヘアピン F=1.0 では、NTU によってのみ制限されたアプローチが可能になります。 F=0.85 のシェルアンドチューブの場合、同じアプローチで必要な NTU は 18% 増加します。 |
| 熱膨張差 (チューブとシェル) | U バンドルの自由端に本質的に対応 | ΔT > 60°C (CS/CS) または > 40°C (CS/SS) の場合、固定管シートには拡張ジョイントが必要です | TEMA RCB-4.3 による: 伸縮継手のない固定管板は膨張差応力 ≤ 55 MPa に制限されます。ヘアピンには、材料のクリープ範囲以下ではそのような制限はありません。 |
| 最大ΔT (チューブ側からシェル側入口まで) | 200℃まで（ASME VIII-1応力許容範囲内） | ≤ 60°C (伸縮継手なしの炭素鋼固定管板) | ASME VIII-1 UG-23(c) による熱応力計算に基づく: E=200 GPa の CS の場合、α=12×10⁻⁶ /°C、ΔT=200°C は σ=α×E×ΔT/2 = 240 MPa となり、許容値 138 MPa を超えます。ヘアピンは自由端の U バンドルによってこれを回避します。 |
| 単体表面積範囲 | 1 m² ～ 500 m² (マルチチューブ) | 5㎡～2,500㎡ | ヘアピンはバンドルのプルスルー重量によって制限されます (垂直方向のプルの最大バンドル質量は約 10,000 kg)。ストレートシェルはシェルの直径 (通常、内径 2.5m 以下) と輸送制限によって制限されます。 |
| シェル側の圧力降下（シングルパス） | ΔP = f × (L/D_h) × (ρv²/2)、L = ヘアピン展開時の全長 (2× ストレートレッグ + リターンベンド) | E シェル (シングル パス シェル) の TEMA ごとの ΔP | デューティとシェル側の質量速度が同じ場合、戻り曲げ損失により、ヘアピン圧力降下はストレート E シェルよりも約 40 ～ 60% 高くなります (HTRI からの実験相関)。 |
| 機械的クリーニングアクセス (シェル側) | 制限付き - リターンベンドハウジングによりアクセスが制限される | フローティング ヘッドまたはプルスルー バンドル (U チューブ) へのフルアクセス | ヘアピン シェル側はプルスルー バンドルに対応できません。固定バンドルには化学洗浄が必要です。シェル側の汚れ係数 > 0.0005 m²*K/W は、化学洗浄能力のないヘアピンには推奨されません。 |
| チューブ側の洗浄（機械的） | フルアクセス - U 曲げ半径 ≥ 2x OD により、標準チューブ ワイパーが使用可能 | U チューブ: アクセス可能 (同じ曲げ半径ルール)。固定チューブシート: フルアクセス。 | TEMA RCB-4.52 による: 機械的洗浄の場合、最小 U 曲げ半径 = チューブ外径の 2 倍。どちらの設計も準拠しています。 |
| 設置面積 (同等の使用に対する設置長さ) | 直線脚の長さ L (展開全長は 2L、ただし積み重ねまたは並べて) | ストレート長 L_shell (通常、同じ表面積のヘアピン脚の長さの 1.2 倍から 1.5 倍) | ヘアピン マルチチューブでは、表面積が平行な 2 本の脚に分散されるため、通常必要な直線スペースが 40 ～ 50% 少なくなります。実際のレイアウトはヘッドルームとチューブ数によって異なります。 |
| 代表的な最大設計圧力（チューブ側） | ～35MPa（単管ヘアピン・二重管） | 最大 20 MPa (管板が溶接された多管束) | ASME VIII-1 および VIII-2 準拠: 二重パイプ ヘアピンのシームレス チューブにより、チューブシートの靭帯の応力集中が排除されます。管板の穴の変形によって制限される多重管束 (ASME VIII-1 UG-34)。 |
| 標準製造コード | TEMA C / B / R + ASME VIII-1 または VIII-2 | TEMA C / B / R + ASME VIII-1 | どちらの設計も同じ TEMA および ASME セクションに従います。ヘアピン リターン ベンド カバーには追加の UW-13 溶接の詳細が必要です。 |
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総格付け
4.3
最近のレビューに基づいています
評価のスナップショット
5
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3
33%
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0
1
0
すべてのレビュー
A
Jan 6.2026
Perfect for North American standards. We needed a reliable exchanger that meets strict ASME specs. The weld quality on the tube sheets is top-notch.
N
Oct 18.2025
Fast delivery and easy install. We scaled up our fertilizer plant and needed a quick turnaround. The lead time was better than expected. Flange alignments were perfect, which made the onsite installation very straightforward.
I
Oct 17.2025
The ASME VIII-1 certification gave us confidence in the design, and the SA516 Gr485 shell thickness was verified upon arrival—it matched the datasheet exactly. What really stood out was the after-sales support; when we had questions about the gasket specifications during installation, the technical team responded within hours via WhatsApp. The unit has been running 24/7 for two months now, handling our solvent recovery process efficiently.
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