공랭식 열교환기 튜브 번들 | 강제 통풍 / 유도 통풍 | A형 / V형 / 수평형 | 플러그 / 커버 플레이트 / 파이프 헤더 |

개요 – 공랭식 열교환기 코어로서의 공랭식 튜브 번들

공랭식 튜브 번들은 공랭식 열교환기(ACHE)의 열 전달 코어 어셈블리입니다. 튜브 시트에 양쪽 끝이 고정된 평평하거나 핀이 달린 튜브 열로 구성되며, 입구 및 출구 헤더 박스에 연결됩니다. 이 번들은 구조 베이에 설치되며, 축 방향 또는 원심 팬이 외부 튜브 표면을 가로질러 주변 공기를 강제로 통과시키거나 끌어들여 튜브 내부를 흐르는 공정 유체를 냉각합니다.

이 제품은 API 661(일반 정유 서비스용 공랭식 열교환기), ISO 13706 및 해당되는 경우 TEMA 클래스 R 또는 B에 따라 설계 및 제조됩니다. 교체용 번들, 예비 번들 또는 새 ACHE 베이용 완전 어셈블리로 공급됩니다.

공랭식 유형 – 번들 방향 및 팬 구성

튜브 번들은 ACHE 유형 전반에 걸쳐 동일한 코어 어셈블리입니다. 방향, 지지 구조 및 공기 흐름 방향은 구성에 따라 다릅니다.

강제 송풍

• 번들 아래에 팬이 위치하여 튜브 열을 통해 위쪽으로 공기를 불어넣습니다.

• 팬 플레넘이 아래에 있어 공기 분포가 균일합니다.

• 팬 및 구동 부품은 지면 또는 플랫폼 수준에서 접근 가능합니다.

• 번들 방향: 수평

• 일반적인 용도: 일반 정유 공정 냉각, 압축기 인터쿨러

유도 송풍

• 번들 위에 팬이 위치하여 튜브 열을 통해 위쪽으로 공기를 끌어당깁니다.

• 번들 위의 플레넘 챔버는 균일한 흡입을 보장합니다.

• 팬 및 구동 부품은 높은 접근 플랫폼이 필요합니다.

• 번들 방향: 수평

• 일반적인 용도: 증기 응축기, 고온 서비스, 대형 정유 장치

• 장점: 더 나은 공기 분포, 재순환 감소, 강수로부터 보호되는 번들

A-프레임

• 두 개의 평평한 튜브 번들이 역 V자 모양으로 배열됨(정점이 위쪽)

• 정점 아래에 팬이 위치하여 경사진 두 번들을 통해 위쪽으로 공기를 불어넣습니다.

• 번들 방향: 수평에서 일반적으로 30° ~ 60° 기울어짐

• 일반적인 용도: 발전소의 공랭식 증기 응축기(ACC)

• 장점: 대형 베이 영역의 설치 면적 감소; 응축수는 경사진 튜브를 따라 중력으로 배수됨

V-프레임

• 두 개의 평평한 튜브 번들이 V자 모양으로 배열됨(정점이 아래쪽)

• 정점 위에 팬이 위치하여 두 경사진 번들을 통해 위쪽으로 공기를 끌어당깁니다.

• 번들 방향: 수평에서 일반적으로 30° ~ 60° 기울어짐

• 일반적인 용도: 유도 송풍이 동결 방지에 선호되는 증기 응축기

• 장점: A-프레임과 유사한 설치 면적 감소; 응축수는 하단 수집기로 배수됨

수평 단일 번들

• 단일 평평한 튜브 번들이 수평으로 설치됨

• 아래쪽 팬(강제 송풍) 또는 위쪽 팬(유도 송풍)

• 번들 방향: 수평, 0° 기울기

• 일반적인 용도: 일반 공정 냉각, 가스 냉각, 탄화수소 응축

• 장점: 가장 간단한 구조; 가장 쉬운 번들 교체 및 유지보수 접근

번들 구조 – 코어 구성 요소

튜브

튜브 시트

헤더 박스(입구/출구 매니폴드)

헤더 박스 구조:

• 사각형 또는 원형 단면

• ASME B16.5 또는 B16.47에 따른 플랜지 연결

• 단일, 이중 또는 사중 튜브 측 패스를 위한 패스 파티션

• 저점 및 고점에 배수 및 통기 연결

측면 프레임 및 리프팅 러그

• 구조 프레임: 강철 채널 또는 I빔

• 리프팅 러그: 측면 프레임 또는 튜브 시트에 용접, 번들 무게의 2배 정격

• 번들 길이 ±3mm 이내의 수평 유지 및 튜브 처짐 최소화를 위한 지지점 위치

핀 유형 – 온도 및 환경에 따른 선택

핀 형상(일반)

핀 결합 저항

텐션 와인딩 핀 유형(L-풋, KL-풋, LL-풋)의 경우, 핀과 튜브 사이의 기계적 결합은 열 접촉 저항을 유발합니다:

• 튜브 측 온도가 120°C를 초과하는 경우, 일반적으로 새 번들에 대해 2,000 ~ 5,000 W/m²·K의 결합 전도도 값이 적용됩니다.

• 사용 중인 번들의 경우 열 순환으로 인해 결합 전도도가 감소할 수 있습니다. 작동 온도 및 결합 유형에 따라 종종 3% ~ 30%의 추가 표면적이 설계에 포함됩니다.

• 압출 및 고주파 용접 핀은 핀이 일체형이거나 야금적으로 결합되어 있으므로 결합 저항이 없습니다.

공기 측 열 및 유압 매개변수

재질 선택 – 튜브, 튜브 시트 및 헤더

튜브 재질

튜브 시트 및 헤더 재질

• 비부식성 튜브 측 서비스용 탄소강 SA-516 Gr.70

• 고압의 부식성 서비스를 위한 탄소강 위 스테인리스 클래드; 클래딩 두께 최소 3mm (ASME VIII-1 UW-13 기준)

• 완전 부식성 서비스를 위한 솔리드 스테인리스 304L / 316L

• 심한 염화물 서비스 또는 해상 용도의 경우 솔리드 듀플렉스 또는 티타늄

헤더 박스 재질은 일반적으로 튜브 시트 재질과 일치하여 볼트 또는 용접 조인트의 갈바닉 부식을 방지합니다. 부식성 서비스의 탄소강 헤더의 경우, 내부 코팅(에폭시 또는 페놀릭)은 API 661에 따라 적용됩니다.

제조 공정 – 주요 제어

튜브 시트 드릴링

• 드릴 비트 크기는 ISO 286에 따라 H11 허용 오차로 제어됨

• 구멍 표면 마감: 확장 조인트의 경우 Ra ≤ 1.6μm; 용접 조인트의 경우 Ra ≤ 3.2μm

• 리거먼트 편차: 도면에서 ±0.2mm 이하

• 모든 구멍은 튜브 삽입 전에 디버링 및 청소됨

튜브 확장

• 유압 확장 압력: 160 ~ 220 MPa; 유지 시간 5 ~ 8초

• 확장 깊이: 튜브 시트 안으로 튜브 외경의 최소 1.5배 또는 튜브 벽 두께의 2배

• 확장 후 게이지 검사: 튜브 ID보다 0.5mm 작은 게이지 볼을 통과하는 튜브 100%

• 인발 강도 검증: 번들당 첫 번째 샘플 테스트, 탄소강의 경우 ≥ 20 MPa, 스테인리스강의 경우 ≥ 25 MPa 목표

튜브-튜브 시트 용접(지정된 경우)

• GTAW(TIG) 공정, 자동 또는 수동

• 실링 용접용 필렛 다리 높이 1.5 ~ 2.0mm

• 완전 용입 용접 루트 침투 깊이: 튜브 벽 안으로 ≥ 0.5mm

• ASME VIII-1 UW-51에 따른 100% 액체 침투 검사

• 용접 절차는 ASME 섹션 IX에 따라 자격 부여됨

헤더 박스 제조

• ASME B16.5 또는 B16.47 플랜지 연결이 있는 용접 강철 구조

• 헤더 치수는 튜브 시트 구멍 패턴과 일치함

• 헤더 내부에는 패스 파티션이 용접되며, 재질 및 용접 절차는 헤더 재질과 일치함

• 배수 및 통기 연결: NPT 나사 또는 소켓 용접 피팅

번들 조립 및 리프팅

• 튜브는 튜브 시트에 삽입 및 확장 또는 용접됨

• 지정된 간격으로 배플 또는 튜브 지지대 설치

• 측면 프레임 및 리프팅 러그 부착

• 지정된 경우 번들 무게의 1.1배로 리프팅 테스트 수행

번들당 검사 및 테스트

치수 검사

비파괴 검사

수압 테스트(튜브 측)

• 테스트 압력: 설계 압력의 1.3배 (ASME VIII-1 UG-99 기준)

• 테스트 매체: 부식 억제제가 포함된 청정수; 스테인리스강의 경우 염화물 ≤ 50ppm

• 유지 시간: ≥ 30분

• 합격 기준: 압력 강하 없음; 튜브 조인트, 헤더 또는 플러그에서 눈에 보이는 누출 없음

공압 누출 테스트(지정된 경우)

• 테스트 압력: 0.6MPa 공기 또는 질소

• 누출 감지: 모든 조인트 및 용접에 비눗물 적용

• 합격 기준: 기포 없음; 누출률 ≤ 1×10⁻⁵ Pa·m³/s

응용 프로파일 – 서비스 유형별

압축기 인터쿨러 및 애프터쿨러

• 튜브 측 유체: 압축 공기 또는 천연 가스

• 튜브 측 온도: 입구 120°C ~ 180°C, 출구 40°C ~ 60°C

• 튜브 측 압력: 0.5 ~ 10.0 MPa

• 튜브 재질: 공기의 경우 탄소강; CO₂ 또는 물을 함유한 천연 가스의 경우 304L

• 핀 유형: 튜브 측 온도가 ≤ 150°C인 경우 L-풋; 150°C ~ 180°C인 경우 KL-풋

• 핀 형상: 외경 25.4mm × 2.0mm 벽; 핀 높이 12.5mm; 10 FPI

• 번들 열: 4 ~ 6

• 공기 면 속도: 2.5 ~ 3.5 m/s

• 공기 측 압력 강하: ≤ 200 Pa

정유 오버헤드 응축기

• 튜브 측 유체: 증기를 포함한 탄화수소 증기

• 튜브 측 온도: 입구 100°C ~ 150°C 응축, 출구 40°C ~ 60°C

• 튜브 측 압력: 0.1 ~ 0.5 MPa

• 튜브 재질: 비부식성 서비스의 경우 탄소강; 황 서비스의 경우 316L

• 핀 유형: 표준 서비스의 경우 L-풋 또는 KL-풋; H₂S 서비스의 경우 316L 튜브로 압출

• 핀 형상: 외경 25.4mm × 2.0mm; 핀 높이 12.5mm; 10 FPI

• 번들 열: 4

• 특수 기능: 액체 배수를 위해 번들을 1:50으로 출구 헤더 쪽으로 기울임

탈수 또는 압축 후 천연 가스 냉각기

• 튜브 측 유체: 처리된 천연 가스

• 튜브 측 온도: 입구 60°C ~ 100°C, 출구 30°C ~ 45°C

• 튜브 측 압력: 4.0 ~ 10.0 MPa

• 튜브 재질: 염화물이 존재하는 경우 316L 또는 듀플렉스 2205

• 핀 유형: 해상 및 해안 부식 방지를 위해 알루미늄 1100 외부로 압출

• 핀 형상: 외경 19.05mm × 2.0mm; 핀 높이 12.5mm; 10 FPI

• 번들 열: 2 ~ 3

• 공기 면 속도: 2.0 ~ 2.5 m/s

• 공기 측 압력 강하: ≤ 150 Pa

발전소용 공랭식 증기 응축기(ACC)

• 튜브 측 유체: 진공 하에서 물로 응축되는 증기

• 튜브 측 온도: 입구 60°C ~ 100°C, 출구 35°C ~ 45°C

• 튜브 측 압력: 진공, 10 ~ 50 kPa 절대

• 튜브 재질: 탄소강 아연 도금 또는 코팅; 증기에 암모니아 또는 염화물이 포함된 경우 스테인리스강

• 핀 유형: 야금적으로 결합된 고주파 용접; 열연 아연 도금 탄소강 핀

• 튜브 형상: 플레이트 핀 또는 나선형 용접 핀이 있는 타원형 또는 평평한 타원형 튜브

• 번들 방향: A-프레임 또는 V-프레임, 수평에서 60° 기울어짐

• 공기 흐름: 유도 송풍

• 특수 기능: 번들을 응축수 수집 헤더 쪽으로 1:80으로 기울임; 겨울철 0°C 이하 작동 시 증기 트레이싱 또는 전기 난방을 통한 동결 방지

청소 및 유지보수

먼지, 꽃가루 또는 화학적 침전물로 인한 공기 측 오염은 압력 강하를 증가시키고 열 전달을 감소시킵니다. 청소는 다음 시점에 권장됩니다:

• 공기 측 압력 강하가 설계 압력 강하를 30% 초과하는 경우

• 공기 측 압력 강하 증가가 시작 시점보다 50 Pa에 도달하는 경우 (둘 중 먼저 발생하는 경우)

청소 방법:

• 물 세척: 수용성 침전물의 경우 저압 스프레이 ≤ 1.0 MPa

• 공기 불기: 건조하고 느슨한 먼지의 경우 압축 공기 ≤ 0.6 MPa

• 화학 세척: 알루미늄 핀에 승인된 알칼리 또는 산 기반 세제; 고알칼리 용액은 피하십시오

고정 번들에서는 튜브 측 청소가 기계적으로 불가능합니다. 부식성 서비스의 경우 화학 세척 또는 온라인 피깅이 필요합니다.

선적당 문서

• 튜브, 핀, 튜브 시트, 헤더 및 구조용 강철에 대한 EN 10204 3.1 또는 3.2에 따른 재료 시험 인증서

• API 661 완료 데이터 시트 또는 ISO 13706 데이터 시트

• 해당되는 경우 TEMA 데이터 시트

• 해당되는 경우 ASME U-스탬프 데이터 보고서

• 번들 길이, 튜브 시트 구멍 레이아웃, 핀 형상 및 튜브 외경을 포함한 치수 검사 보고서

• 와인딩 장력, 압출 압력 및 용접 전류를 포함한 핀 부착 공정 매개변수

• 압력 차트 기록이 있는 수압 테스트 보고서

• 수행된 경우 공압 누출 테스트 보고서

• PT, UT 및 RT에 대한 NDE 보고서

• 튜브-튜브 시트 및 헤더 용접에 대한 용접 절차 사양 및 절차 자격 기록

• 튜브 개수, 패스 구성, 헤더 치수 및 리프팅 러그 위치가 포함된 튜브 번들 제작 완료 도면

• 두께 검증 보고서가 포함된 도장 및 코팅 사양

선택 체크리스트 – 공랭식 튜브 번들

1. ACHE 유형: 강제 송풍, 유도 송풍, A-프레임, V-프레임 또는 수평

2. 번들 방향: 수평 또는 각도 포함 기울어짐

3. 튜브 재질 및 크기(외경 및 벽 두께)

4. 핀 유형: L-풋, KL, LL, 압출, 고주파 용접 또는 평평함

5. 핀 재질 및 형상(높이, 피치 또는 FPI, 두께)

6. 튜브 측 설계 압력 및 온도

7. 부식성, 염화물 및 H₂S를 포함한 튜브 측 유체 조성

8. 튜브 측 허용 압력 강하

9. 여름철 설계용 공기 입구 온도

10. 공기 면 속도 또는 총 공기 유량

11. 공기 측 허용 압력 강하, 일반적으로 100 ~ 300 Pa

12. 헤더 유형: 플러그, 커버 플레이트 또는 파이프 매니폴드

13. 튜브 측 패스 수: 단일, 이중 또는 사중

14. 기존 또는 새 베이당 튜브 개수 및 레이아웃

15. 코팅, 아연 도금 또는 특수 핀 및 튜브 재질을 포함한 부식 방지 요구 사항

16. 증기 트레이싱, 전기 난방 또는 재순환을 포함한 ACC 서비스용 동결 방지

17. 최대 무게 및 치수를 포함한 리프팅 및 운송 제약

18. 적용 가능한 표준: API 661, ISO 13706, TEMA 또는 고객 사양

설계 제한 사항 설명 – 공랭식 튜브 번들

공랭식 튜브 번들은 다음 제한 사항의 적용을 받습니다:

• 지정된 튜브 측 압력 및 온도에 대해서만 설계되었습니다. 이 한계를 벗어난 작동은 설계를 무효화합니다.

• 공기 측 성능은 주변 공기 온도 및 오염에 따라 달라집니다. 주변 온도가 상승하면 냉각 용량이 감소합니다.

• 고정 번들에서는 튜브 측 청소가 기계적으로 불가능합니다. 부식성 서비스의 경우 화학 세척 또는 온라인 피깅이 필요합니다.

• 공기 측 오염은 압력 강하를 증가시키고 열 전달을 감소시킵니다. 정기적인 청소 일정을 유지해야 합니다.

• 동결 조건에서의 응축 서비스의 경우, 기울기, 배수 및 난방을 통한 동결 방지가 제공되어야 합니다.

• 최대 핀 끝 온도는 재질별 한계를 초과해서는 안 됩니다: L-풋 ≤ 150°C, 압출 ≤ 230°C, 고주파 용접 ≤ 450°C.

• 연간 500회 이상의 열 순환 서비스의 경우, L-풋, KL-풋 및 LL-풋과 같은 텐션 와인딩 핀 유형은 권장되지 않습니다. 압출 또는 고주파 용접 핀을 사용하십시오.

• 번들은 수평 지지 구조에 설치해야 합니다. 과도한 불균형은 튜브 시트 변형 및 조인트 누출을 유발합니다.

• 튜브 측 압력이 10.0 MPa를 초과하거나 극심한 진공의 경우, 맞춤형 헤더 및 튜브 시트 설계를 문의하십시오.