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

개요 - 열 전달 코어 역할을 하는 공기 냉각기 튜브 번들

공기 냉각기 튜브 번들은 공냉식 열 교환기(ACHE)의 열 전달 코어 어셈블리입니다. 이는 노출된 튜브 또는 핀이 있는 튜브 열로 구성되며 각 끝은 튜브 시트로 고정되고 입구 및 출구 헤더 상자에 연결됩니다. 번들은 튜브 내부에 흐르는 공정 유체를 냉각시키기 위해 축 또는 원심 팬이 외부 튜브 표면을 가로질러 주변 공기를 강제하거나 끌어들이는 구조적 베이 내에 설치됩니다.

이 제품은 API 661(일반 정유 서비스용 공랭식 열교환기), ISO 13706 및 해당되는 경우 TEMA 클래스 R 또는 B에 따라 설계 및 제조되었습니다. 이는 새 ACHE 베이용 교체 번들, 예비 번들 또는 전체 어셈블리로 제공됩니다.

공기 냉각기 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 통풍

• 번들 아래에 위치한 팬은 튜브 열을 통해 공기를 위쪽으로 밀어냅니다.

• 아래 팬 플래넘으로 인해 공기 분포가 균일함

• 팬 및 드라이브 구성 요소는 지상 또는 플랫폼 수준에서 접근 가능

• 번들 방향: 수평

• 일반적인 응용 분야: 일반 정유 공정 냉각, 압축기 인터쿨러

유도 초안

• 번들 위에 위치한 팬은 튜브 열을 통해 공기를 위쪽으로 끌어당깁니다.

• 번들 위의 플레넘 챔버는 균일한 흡입을 보장합니다.

• 팬 및 드라이브 구성 요소에는 높은 액세스 플랫폼이 필요합니다.

• 번들 방향: 수평

• 일반적인 응용 분야: 증기 응축기, 고온 서비스, 대형 정유소

• 장점: 더 나은 공기 분배, 더 적은 재순환, 강수로부터 보호되는 번들

A-프레임

• 역V자형으로 배열된 두 개의 플랫 튜브 묶음(상단 정점)

• 꼭대기 아래에 위치한 팬으로 경사진 두 다발을 통해 위쪽으로 공기를 불어넣습니다.

• 번들 방향: 기울어져 있으며 일반적으로 수평에서 30°~60°입니다.

• 일반적인 응용 분야: 발전소의 공냉식 증기 응축기(ACC)

• 장점: 넓은 만 지역의 부지 면적을 줄입니다. 경사진 튜브를 따라 중력에 의해 응축수 배수

V-프레임

• V자형으로 배열된 2개의 플랫 튜브 묶음(하단 정점)

• 정점 위에 위치한 팬은 두 경사 다발을 통해 공기를 위쪽으로 끌어당깁니다.

• 번들 방향: 기울어져 있으며 일반적으로 수평에서 30°~60°입니다.

• 일반적인 응용 분야: 동결 방지를 위해 유도 통풍이 선호되는 증기 응축기

• 장점: A 프레임과 유사한 설치 공간 감소; 응축수는 하단 수집기로 배출됩니다.

수평 단일 번들

• 수평으로 설치된 단일 플랫 튜브 번들

• 아래(강제 통풍) 또는 위(유도 통풍) 팬

• 번들 방향: 수평, 0° 경사

• 일반적인 응용 분야: 일반 공정 냉각, 가스 냉각, 탄화수소 응축

• 장점: 가장 간단한 구조; 가장 쉬운 번들 교체 및 유지 관리 액세스

번들 구성 - 핵심 구성 요소

튜브

튜브 시트

헤더 박스(흡입구/출구 매니폴드)

헤더 상자 구성:

• 직사각형 또는 원형 단면

• ASME B16.5 또는 B16.47에 따른 플랜지 연결

• 단일, 2개 또는 4개의 튜브 측 통과를 위한 통과 파티션

• 낮은 지점과 높은 지점의 배수 및 환기 연결

측면 프레임 및 리프팅 러그

• 구조 프레임: 강철 채널 또는 I빔

• 리프팅 러그: 측면 프레임 또는 튜브 시트에 용접, 2× 번들 중량 정격

• 튜브 처짐을 최소화하고 번들 길이에 대해 ±3mm 이내의 수평을 유지하기 위해 지지점을 배치했습니다.

핀 유형 - 온도 및 환경에 따른 선택

핀 형상(일반)

핀 본드 저항

인장 감긴 핀 유형(L-피트, KL-피트, LL-피트)의 경우 핀과 튜브 사이의 기계적 결합으로 인해 열 접촉 저항이 발생합니다.

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

• 서비스 중인 번들은 열 순환으로 인해 결합 전도도가 감소할 수 있습니다. 작동 온도와 접착 유형에 따라 3%~30%의 추가 표면적이 설계에 포함되는 경우가 많습니다.

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

공기측 열 및 유압 매개변수

재료 선택 - 튜브, 튜브 시트 및 헤더

튜브 재료

튜브 시트 및 헤더 재료

• 비부식성 튜브측 서비스용 탄소강 SA-516 Gr.70

• 고압 부식성 서비스를 위해 탄소강 위에 스테인리스 피복을 입혔습니다. ASME VIII-1 UW-13당 클래딩 두께 최소 3mm

• 완전 부식성 서비스를 위한 견고한 스테인리스 304L/316L

• 가혹한 염화물 처리 또는 해상 작업을 위한 견고한 듀플렉스 또는 티타늄

헤더 박스 재료는 일반적으로 볼트 또는 용접 조인트에서 갈바닉 부식을 방지하기 위해 튜브 시트 재료와 일치합니다. 부식성 서비스에 사용되는 탄소강 헤더의 경우 API 661에 따라 내부 코팅(에폭시 또는 페놀)이 적용됩니다.

제조 공정 – 주요 제어

튜브 시트 드릴링

• ISO 286에 따라 H11 공차로 제어되는 드릴 비트 크기

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

• 도면에서 인대 편차 ≤ ±0.2 mm

• 튜브를 삽입하기 전에 모든 구멍을 디버링하고 청소했습니다.

튜브 확장

• 유압 팽창 압력: 160 – 220 MPa; 유지 시간 5~8초

• 확장 깊이: 튜브 시트에 대한 최소 1.5 × 튜브 OD 또는 2 × 튜브 벽 두께

• 팽창 후 게이지 확인: 튜브의 100%가 튜브 ID보다 0.5mm 작은 게이지 볼을 수용합니다.

• 인발 강도 검증: 번들당 첫 번째 제품 테스트, 목표는 탄소강의 경우 ≥ 20MPa, 스테인리스강의 경우 ≥ 25MPa입니다.

튜브-튜브시트 용접(지정된 경우)

• GTAW(TIG) 프로세스, 자동 또는 수동

• 씰 용접의 경우 필렛 레그 높이 1.5~2.0mm

• 튜브 벽에 완전 침투 용접 루트 침투 ≥ 0.5mm

• ASME VIII-1 UW-51에 따른 100% 액체 침투 테스트

• ASME 섹션 IX에 따라 자격을 갖춘 용접 절차

헤더박스 제작

• ASME B16.5 또는 B16.47 플랜지 연결부를 사용한 용접 강철 구조

• 튜브 시트 구멍 패턴과 일치하는 헤더 치수

• 헤더 내부에 용접된 패스 파티션, 헤더 재질에 맞는 재질 및 용접 절차

• 배수 및 환기 연결: NPT 나사산 또는 소켓 용접 피팅

번들 조립 및 리프팅

• 튜브 시트에 삽입 및 확장되거나 용접된 튜브

• 지정된 간격으로 설치된 배플 또는 튜브 지지대

• 측면 프레임 및 리프팅 러그 부착

• 지정된 경우 1.1 × 번들 중량으로 리프팅 테스트 수행

번들당 검사 및 테스트

치수검사

비파괴검사

수압시험(튜브측)

• 테스트 압력: 1.3 × ASME VIII-1 UG-99에 따른 설계 압력

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

• 유지 시간: ≥ 30분

• 수용: 압력 강하 0; 튜브 조인트, 헤더 또는 플러그에서 눈에 띄는 누출이 없음

공압 누출 테스트(지정된 경우)

• 테스트 압력: 0.6MPa 공기 또는 질소

• 누출 감지: 모든 접합부 및 용접부에 비눗방울 도포

• 수락: 거품 없음; 누설률 ≤ 1×10⁻⁵ Pa·m³/s

애플리케이션 프로필 - 서비스 유형별

압축기 인터쿨러 및 애프터쿨러

• 튜브측 유체: 압축 공기 또는 천연 가스

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

• 튜브측 압력: 0.5 – 10.0 MPa

• 튜브 재질: 공기용 탄소강; CO2 또는 물을 함유한 천연가스의 경우 304L

• 핀 유형: 튜브 측 온도가 150°C 이하인 경우 L-피트; 150°C – 180°C인 경우 KL-피트

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

• 번들 행: 4 – 6

• 공기 표면 속도: 2.5 – 3.5 m/s

• 공기 측 압력 강하: ≤ 200 Pa

정유소 오버헤드 콘덴서

• 튜브 측 유체: 증기가 포함된 탄화수소 증기

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

• 튜브측 압력: 0.1 – 0.5 MPa

• 튜브 재질: 비부식성 서비스용 탄소강; 신맛 서비스용 316L

• 핀 유형: 표준 서비스의 경우 L-피트 또는 KL-피트; H2S 서비스용 316L 튜브로 압출됨

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

• 번들 행: 4

• 특징: 액체 배수를 위해 출구 헤더 방향으로 1:50 경사진 번들

탈수 또는 압축 후 천연 가스 냉각기

• 튜브측 유체: 처리된 천연가스

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

• 튜브측 압력: 4.0 – 10.0 MPa

• 튜브 재질: 316L 또는 염화물이 있는 경우 Duplex 2205

• 핀 유형: 해양 및 해안 부식 방지를 위해 외부 알루미늄 1100으로 압출됨

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

• 번들 행: 2 – 3

• 공기 표면 속도: 2.0 – 2.5 m/s

• 공기 측 압력 강하: ≤ 150 Pa

발전소용 공냉식 증기 응축기(ACC)

• 튜브 측 유체: 진공 상태에서 증기가 물로 응축되는 현상

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

• 튜브 측 압력: 진공, 10 – 50 kPa 절대

• 튜브 재질: 아연 도금 또는 코팅된 탄소강; 증기에 암모니아나 염화물이 포함된 경우 스테인리스 스틸

• 핀 유형: 금속 결합으로 고주파 용접; 용융 아연 도금 탄소강 핀

• 튜브 형상: 플레이트 핀 또는 나선형으로 용접된 핀이 있는 타원형 또는 편평한 타원형 튜브

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

• 기류: 유도 통풍

• 특징: 응축수 수집 헤더 방향으로 1:80 경사진 번들; 0°C 이하의 겨울철 작동을 위해 스팀 트레이싱 또는 전기 가열을 통한 동파 방지

청소 및 유지관리

먼지, 꽃가루 또는 화학 물질 침전물로 인한 공기 측 오염은 압력 강하를 증가시키고 열 전달을 감소시킵니다. 다음과 같은 경우에는 청소를 권장합니다.

• 공기측 압력 강하가 설계 압력 강하를 30% 초과합니다.

• 공기측 압력 강하 증가가 실행 시작보다 50Pa에 도달(먼저 발생하는 기준)

청소 방법:

• 물 세척: 수용성 침전물의 경우 저압 스프레이 ≤ 1.0MPa

• 공기 분사: 건조하고 느슨한 먼지에 대한 압축 공기 ≤ 0.6MPa

• 화학적 세척: 알루미늄 핀용으로 승인된 알칼리성 또는 산성 기반 세제; 고알칼리 용액을 피하세요

고정된 묶음에서는 튜브측 청소가 기계적으로 가능하지 않습니다. 화학적 세척 또는 온라인 피깅이 필요합니다.

발송물별 문서

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

• API 661 완성된 데이터시트 또는 ISO 13706 데이터시트

• 해당되는 경우 TEMA 데이터시트

• 해당되는 경우 ASME U 스탬프 데이터 보고서

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

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

• 압력 차트 기록이 포함된 수압 테스트 보고서

• 수행된 경우 공압 누출 테스트 보고서

• 수행된 PT, UT 및 RT에 대한 NDE 보고서

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

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

• 두께 검증 보고서를 통한 도장 및 코팅 사양

선택 체크리스트 - 공기 냉각기 튜브 번들

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

2. 번들 방향: 수평 또는 각도에 따라 기울어짐

3. 튜브 재질 및 크기(OD 및 벽 두께)

4. 핀 유형: L-피트, KL, LL, 압출, 고주파 용접 또는 베어

5. 핀 소재 및 형상(높이, 피치 또는 FPI, 두께)

6. 튜브측 설계 압력 및 온도

7. 부식성, 염화물, H2S를 포함한 튜브측 유체 구성

8. 튜브측 허용 압력 강하

9. 여름 설계를 위한 공기 흡입구 온도

10. 공기 면 속도 또는 총 공기 흐름

11. 공기 측 허용 압력 강하, 일반적으로 100 – 300 Pa

12. 헤더 유형: 플러그, 커버 플레이트 또는 파이프 매니폴드

13. 튜브측 통과 횟수: 1회, 2회 또는 4회

14. 기존 베이 또는 새 베이당 튜브 수 및 레이아웃

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

16. 스팀 트레이싱, 전기 가열 또는 재순환을 포함한 ACC 서비스를 위한 동결 방지

17. 최대 중량 및 치수를 포함한 리프팅 및 운송 제한 사항

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

설계 제한 사항 – 공기 냉각기 튜브 번들

공기 냉각기 튜브 번들에는 다음과 같은 제한 사항이 적용됩니다.

• 이는 지정된 튜브측 압력 및 온도에 대해서만 설계되었습니다. 이러한 한계를 벗어나 작동하면 설계가 무효화됩니다.

• 공기측 성능은 주변 공기 온도와 오염에 따라 달라집니다. 주변 온도가 증가하면 냉각 용량이 감소합니다.

• 고정된 묶음에서는 튜브측 청소가 기계적으로 가능하지 않습니다. 파울링 서비스에는 화학적 세척 또는 온라인 피깅이 필요합니다.

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

• 결빙 조건에서 응축 서비스를 수행하려면 경사, 배수 및 난방을 통한 동파 방지 기능을 제공해야 합니다.

• 최대 핀 팁 온도는 재료별 제한(L 피트 ≤ 150°C, 압출 ≤ 230°C, 고주파 용접 ≤ 450°C)을 초과해서는 안 됩니다.

• 연간 500사이클을 초과하는 열 순환 서비스의 경우 L-foot, KL-foot 및 LL-foot과 같은 장력으로 감긴 핀 유형은 권장되지 않습니다. 압출 또는 고주파 용접 핀을 사용하십시오.

• 번들은 수평 지지 구조에 설치되어야 합니다. 과도한 오정렬은 튜브 시트 뒤틀림과 조인트 누출을 유발합니다.

• 10.0 MPa 이상의 튜브 측 압력 또는 극도의 진공의 경우 맞춤형 헤더 및 튜브 시트 설계에 대해 문의하십시오.