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헤어핀 열교환기 | 이중관 섹션 / 멀티튜브 헤어핀 | 싱글 패스 U-번들 | 재료: CS/304/316L/Ti | 설계 온도 -40°C ~ +500°C
원래 장소:
중국
브랜드 이름:
Yuhong
인증:
TEMA ASME VIII-1
모델 번호:
헤어핀 열교환기
최소 주문 수량:
1세트
가격:
협상 가능
포장 세부 사항:
바다 훌륭한 패키지
배달 시간:
30-100일
지불 조건:
신용장, 티/티
공급 능력:
3000 세트/년
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명세서
주요 특징
헤어핀 열교환기 이중관
,멀티튜브 헤어핀 열교환기
,CS 304 316L Ti 열교환기
열전도 영역:
다양함(1m²에서 100m² 이상)
풍하중:
UBC-1994
신축 이음쇠:
벨로우즈형 옵션
시험:
HIC 테스트 NACE TM0284 인증
제품 설명
헤어핀 열교환기 | 이중관 섹션 / 멀티튜브 헤어핀 | 싱글 패스 U-번들
재료: CS/304/316L/Ti | 설계 온도 -40°C ~ +500°C | 응용 분야: 높은 ΔT 서비스/기화/가스 가열 | TEMA 또는 ASME VIII-1에 따라 제조됨
기술적 이점 개요
헤어핀 열 교환기(이중 파이프 또는 다중 튜브 헤어핀이라고도 함)는 튜브 유체와 쉘 유체 사이의 열팽창 차이가 고정 튜브 시트 설계의 실제 한계를 초과하는 서비스용으로 설계되었습니다. 기존의 직선 쉘 교환기와 달리 헤어핀 구조는 리턴 벤드 쉘 내에 포함된 U자형 튜브 번들을 통합하여 단일 패스에서 진정한 역류 흐름 경로를 생성합니다.
주요 차별화 요소 - 컴팩트한 설치 공간의 진정한 역류 흐름
헤어핀 열 교환기에서는 쉘측 유체와 튜브측 유체가 교환기 전체 길이에 걸쳐 반대 방향으로 흐릅니다. 이는 F가 1.0 미만으로 떨어지는 다중 패스를 사용하는 쉘 앤 튜브 교환기와 달리 모든 서비스에 대해 로그 평균 온도 차이(LMTD) 보정 계수 F = 1.0을 산출합니다. 결과는 다음 중 하나입니다.
- 동일한 작업에 대한 표면적 요구 사항 감소(일반적으로 1-2 쉘 앤 튜브 구성보다 15-25% 적음) 또는
- 더 큰 장치 없이도 3°C ~ 5°C의 낮은 접근 온도를 달성할 수 있습니다.
매개변수 기반 구성 기능
튜브 번들 구성
- 단일 패스만 - 각 튜브는 리턴 벤드 하우징 내부에서 한 번의 U턴을 만듭니다.
- 튜브 직경: 일반 범위 Ø12mm ~ Ø38mm(3/8" ~ 1.5" OD)
- 튜브 길이(직선 단면): 다리당 2.0m ~ 12.0m
- 번들당 튜브 수: 단일 튜브(이중 파이프) 또는 다중 튜브(튜브 4~200개 이상)
쉘 구조(헤어핀 본체)
- 쉘 공칭 직경: DN80 ~ DN600(3" ~ 24")
- 리턴 벤드 하우징: 검사 구멍이 있는 탈착식 볼트형 커버 또는 용접 캡
- 쉘측 흐름: 단일 통과, 진정한 역류
- 배플 유형(다중 튜브인 경우): TEMA RCB-4.2에 따라 지지되지 않는 튜브 길이에 따라 결정되는 배플 간격이 있는 분할 배플 또는 전체 지지 플레이트(최대 비지지 길이 ≤ 탄소강의 경우 36× 튜브 OD, 스테인리스강의 경우 ≤ 30× 튜브 OD)
열팽창 관리 - 확장 조인트가 필요하지 않음
헤어핀 설계는 본질적으로 확장 조인트나 플로팅 헤드 없이도 차등적인 열팽창을 수용합니다. U-번들은 전면 튜브시트에 고정되어 있으며(쉘 플랜지에 고정적으로 볼트로 고정되어 있음) 하우징 내 리턴 엔드에서 자유로워집니다. 튜브와 쉘 측면 사이의 허용 가능한 온도 차이 ΔT는 기계적 팽창 장치가 아닌 재료 응력 허용치에 의해서만 제한됩니다. 스테인레스 스틸 쉘이 있는 탄소강 튜브(또는 그 반대)의 경우 ASME VIII-1 열 응력 제한을 초과하지 않고 최대 150°C의 차동 설계가 가능합니다.
애플리케이션별 기술 지침(매개변수 기반)
다음 네 가지 응용 프로파일은 공정 조건과 헤어핀 구성 매개변수 간의 일치를 제공합니다.
서비스 1: 고온 가스 가열(공기/질소/천연가스)
- 일반적인 매체(튜브/쉘): 고압 가스/증기 또는 열매체유
- 튜브 재질: 304 또는 316L(400°C 이상의 내산화성)
- 쉘 재질: 탄소강(쉘 측 유체 ≤ 350°C일 때) 또는 304(> 350°C일 때)
- 주요 작동 매개변수: 튜브 측 400°C ~ 500°C, 쉘 측 200°C ~ 350°C, ΔT 최대 200°C
- 구성 선택: 멀티튜브 헤어핀, 저밀도 가스의 진동을 방지하기 위한 배플 없음(전체 지지판만 해당)
- 설계 참고 사항: 가스측 압력 강하가 5kPa 미만인 경우 낮은 핀 튜브(19fpi, 핀 높이 1.5mm)를 지정하여 튜브 열을 추가하지 않고 표면적을 늘립니다.
서비스 2: 액체 기화(열사이펀 또는 주전자 유형과 동등)
- 일반적인 매체(튜브/쉘): 공정 유체 비등/쉘 측의 증기 또는 뜨거운 오일
- 튜브 재질: 탄소강 또는 316L(유체 부식성에 따라 다름)
- 쉘 재질: 탄소강
- 주요 작동 매개변수: 쉘 측 증기 0.3 ~ 1.0 MPa(133°C ~ 184°C), 튜브 측 비등점 80°C ~ 150°C
- 구성 선택: 깨끗한 유체의 기화를 위한 단일 튜브 헤어핀(이중 파이프); 더 큰 작업을 위한 수직 방향의 멀티튜브 머리핀
- 디자인 노트: 수직 방향(튜브 수직, 상단 또는 하단의 리턴 벤드)은 자연 순환 열사이펀 효과를 제공합니다. 최소 침수 높이 = 1.5× 가열된 튜브 길이로 건조를 방지합니다.
서비스 3: 고압 유압 오일 냉각(해양/산업 유압 장치)
- 일반적인 매체(튜브/쉘): 고압 오일(최대 20 MPa) / 해수 또는 냉각수
- 튜브 재질: 심리스 316L(부식 방지, 압력 경계에 용접 이음매 없음)
- 쉘 재질: 316L 또는 티타늄(해수 쉘 측면용)
- 주요 작동 매개변수: 15 MPa ~ 20 MPa, 40°C ~ 80°C의 튜브 측면 오일; 5°C ~ 30°C의 껍질 쪽 물
- 구성 선택: ASME VIII-1 Division 2 고압 설계 규칙을 적용한 단일 튜브 헤어핀(이중 파이프) - 이음매 없는 튜브로 세로 방향 용접 이음새 위험 제거
- 설계 참고 사항: 표면적이 5m² 미만인 오일 냉각기 용도의 경우 단일 튜브 헤어핀은 다중 튜브 번들에 비해 더 간단한 압력 경계 인증을 제공합니다.
서비스 4: 극저온 유체 기화(LNG/액체 질소)
- 일반적인 매체(튜브/쉘): 극저온 액체(-196°C ~ -40°C)를 가온하여 가스로 변환/주변 공기 또는 온수
- 튜브 재질: 304 또는 316L(ASTM E23에 따라 -196°C까지 충격 인성을 유지 - 샤르피 V 노치 ≥ 27J 평균)
- 쉘 재질: 304(취화로 인해 극저온에서는 탄소강이 없음)
- 주요 작동 매개변수: 튜브 측면 입구 -196°C ~ -40°C, 출구 +5°C ~ +30°C; 쉘 측 주변 공기 또는 +20°C의 물
- 구성 선택: 공기 가열식 기화기용 확장 쉘 측면 핀(알루미늄 또는 구리)이 있는 멀티튜브 헤어핀; 물 가열 설계를 위한 베어 튜브
- 설계 참고사항: 공기 가열 주변 기화기의 경우 최소 핀 밀도는 인치당 핀 4개, 핀 높이는 서리 조건에서 30W/m²*K 이상의 열 전달률을 유지하기 위해 12mm ~ 16mm입니다.
제조 및 품질 관리
튜브 간 조인트 무결성
- 고압 또는 독성 서비스용 용접 전용: ASME VIII-1 UW-51에 따라 완전 침투 GTAW, 100% 방사선 촬영(RT)
- 위험하지 않은 서비스를 위한 확장 전용: 180~220 MPa의 유압 팽창, 첫 번째 품목 번들에서 ≥ 25 MPa까지 풀아웃 테스트
- 순환 또는 열충격 서비스를 위한 용접 + 확장: 씰 용접(1.5mm 필렛) + 160-200 MPa에서 수력 확장
리턴 벤드 하우징 검사
- 리턴 벤드 커버의 모든 내부 필렛 용접에 대한 염료 침투제(PT)(용접 캡 설계의 경우)
- 내부 튜브 지지대 정렬에 대한 내시경 검사 - 튜브 통과 확인(막힌 튜브 없음)
수압 테스트(번들당, 쉘 폐쇄 전)
- 튜브 측면: 1.3 × 설계 압력, 30분간 유지, 낙하 없음
- 쉘 측면(최종 조립 후): 1.3 × 설계 압력, 30분간 유지, 낙하 없음
선택 빠른 참조
프로세스에 필요한 경우... → 다음과 같은 경우 표준 쉘 앤 튜브 대신 헤어핀을 지정하십시오.
- 튜브와 쉘 측면 사이의 온도 차이 > 80°C(팽창 조인트를 피하십시오)
- 필요한 접근 온도 < 10°C(실제 역류는 LMTD F=1.0 제공)
- 흐름 불균형 없이 단일 패스로 기화 또는 응축
- 공간이 제한되어 있습니다. 헤어핀 설치 면적은 일반적으로 등가 직선 쉘 길이의 40-50%입니다.
- 향후 용량 증가 가능 - 헤어핀 교환기를 직렬로 설치 가능(배관이 상호 연결된 여러 헤어핀)
제한 사항
헤어핀 디자인은 다음 서비스에 적합하지 않습니다.
- 매우 높은 쉘측 유량(> 500kg/s) - 단일 쉘측 통과로 인해 압력 강하가 과도해집니다.
- 화학적 세척 접근이 불가능한 심각한 오염 쉘측 유체 - 리턴 벤드 하우징은 풀스루 플로팅 헤드 번들에 비해 기계적 세척을 제한할 수 있음
참고: 위의 모든 성능 설명(예: F=1.0, 최대 200°C의 ΔT 차동, 접근 온도 3~5°C, 표면적 감소 15~25%)은 TEMA 10판 설계 방정식 및 ASME VIII-1 열 응력 계산에서 파생되었습니다. 테스트 데이터 없이는 현장 성능 백분율 개선이 주장되지 않습니다.
특정 작업 데이터시트 및 예비 크기 조정의 경우 튜브측 유체, 쉘측 유체, 뜨거운 쪽 입구/배출구 온도, 차가운 쪽 입구/배출구 온도, 허용되는 압력 강하(튜브 및 쉘) 및 작동 압력을 제공하십시오.
기술 비교: 헤어핀과 기존 쉘 앤 튜브
| 매개변수 | 헤어핀 열교환기 | 기존 직선형 쉘 앤 튜브(1-2 패스 또는 U-튜브) | 매개변수 기반 정당화 |
|---|---|---|---|
| 흐름 배열 | 진정한 역류(양측 단일 통과) | 혼합/교차 역류(1-2 또는 2-4 패스의 경우 F 계수 < 1.0) | 헤어핀 LMTD 보정 계수 F = TEMA당 1.0. 1-2 쉘 앤 튜브의 경우 F ≥ 0.8이 필요합니다. 0.8 미만에는 여러 개의 쉘이 직렬로 필요합니다. |
| 열 접근(뜨거운 출구 vs 차가운 입구) | 달성 가능한 접근 방식 ΔT = 3°C ~ 5°C | 달성 가능한 접근 방식 ΔT = 10°C ~ 15°C(단일 장치) | 헤어핀 F=1.0은 NTU에 의해서만 제한된 접근을 허용합니다. F=0.85인 쉘 앤 튜브의 경우 동일한 접근 방식에 대해 필요한 NTU가 18% 증가합니다. |
| 차등 열팽창(튜브 대 쉘) | U-번들 프리엔드에 의해 본질적으로 수용됨 | 고정 튜브 시트는 ΔT > 60°C(CS/CS) 또는 > 40°C(CS/SS)인 경우 확장 조인트가 필요합니다. | TEMA RCB-4.3에 따라: 차등 팽창 응력 ≤ 55 MPa로 제한되는 팽창 조인트가 없는 고정 튜브 시트. 헤어핀에는 재료 크리프 범위 이하로 제한이 없습니다. |
| 최대 ΔT(튜브 측면에서 쉘 측면 입구까지) | 최대 200°C(ASME VIII-1 응력 허용 범위 내) | ≤ 60°C(팽창 조인트가 없는 탄소강 고정 튜브시트) | ASME VIII-1 UG-23(c)에 따른 열 응력 계산에 기초: E=200 GPa인 CS의 경우 α=12×10⁻⁶ /°C, ΔT=200°C는 σ=α×E×ΔT/2 = 240MPa를 산출하며 허용되는 138MPa를 초과합니다. Hairpin은 free-end U-bundle을 사용하여 이를 방지합니다. |
| 단일 단위 표면적 범위 | 1m² ~ 500m²(멀티튜브) | 5m² ~ 2,500m² | 번들 당김 중량에 따라 머리핀이 제한됩니다(수직 당김의 경우 최대 번들 질량 ~10,000kg). 직선 쉘은 쉘 직경(일반적으로 2.5m ID 이하) 및 운송 제한에 의해 제한됩니다. |
| 쉘측 압력 강하(단일 통과) | ΔP = f × (L/D_h) × (ρv²/2), L = 총 헤어핀 전개 길이(2× 직선 다리 + 리턴 굽힘) | E-쉘(단일 패스 쉘)에 대한 TEMA당 ΔP | 동일한 듀티 및 쉘측 질량 속도의 경우, 헤어핀 압력 강하는 복귀 굽힘 손실로 인해 직선형 E-쉘보다 약 40-60% 더 높습니다(HTRI의 실험 상관관계). |
| 기계적 세척 접근(쉘 측) | 제한적 - 리턴 벤드 하우징으로 인해 접근이 제한됨 | 플로팅 헤드 또는 풀스루 번들(U-튜브)에 대한 전체 액세스 | 헤어핀 쉘 측면에는 풀스루 번들을 수용할 수 없습니다. 고정 번들은 화학적 세척이 필요합니다. 쉘측 오염 계수 > 0.0005m²*K/W는 화학적 세척 기능이 없는 헤어핀에는 권장되지 않습니다. |
| 튜브측 청소(기계적) | 전체 액세스 - U-벤드 반경 ≥ 2× OD로 표준 튜브 와이퍼 허용 | U-튜브: 접근 가능(동일한 굽힘 반경 규칙). 고정 튜브시트: 전체 액세스. | TEMA RCB-4.52에 따라: 최소 U-벤드 반경 = 기계적 세척을 위한 2× 튜브 OD. 두 디자인 모두 준수합니다. |
| 설치 공간(동등한 의무에 대한 설치 길이) | 직선 다리 길이 L (전체 전개 길이는 2L이지만 쌓거나 나란히 놓음) | 직선 길이 L_shell(동일한 표면적에 대해 일반적으로 1.2× ~ 1.5× 머리핀 다리 길이) | 헤어핀 멀티튜브는 표면적이 두 개의 다리에 평행하게 분산되기 때문에 일반적으로 선형 공간이 40-50% 더 적게 필요합니다. 헤드룸과 튜브 수에 따라 실제 레이아웃이 달라집니다. |
| 일반적인 최대 설계 압력(튜브 측) | 최대 35MPa(단일 튜브 헤어핀/이중 파이프) | 최대 20MPa(용접된 튜브시트가 포함된 다중 튜브 번들) | ASME VIII-1 및 VIII-2에 따라: 이중 파이프 헤어핀의 이음매 없는 튜브는 튜브시트 인대 응력 집중을 제거합니다. 튜브시트 구멍 변형으로 인해 제한되는 멀티튜브 번들(ASME VIII-1 UG-34) |
| 표준 제조 코드 | TEMA C / B / R + ASME VIII-1 또는 VIII-2 | TEMA C / B / R + ASME VIII-1 | 두 디자인 모두 동일한 TEMA 및 ASME 섹션을 따릅니다. 헤어핀 리턴 벤드 커버에는 추가 UW-13 용접 세부 사항이 필요합니다. |
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모든 리뷰
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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