Dwóch dostawców wycenia ten sam wymiennik z rurkami sztywnymi, o tym samym obciążeniu i materiale, a grubości podają różniące się o 15-20%. Żaden nie jest w błędzie: model jest inny, a w projektowaniu płyt wsporczych model znajduje się w standardzie, a nie w obciążeniu. Wyceny należy zatem porównywać na podstawie kodu, a nie liczb.
ASME UHX nie podaje bezpośredniej minimalnej grubości płyty wsporczej. Zaczyna od podanej przez użytkownika grubości początkowej (programy U-tube oferują formułę początkową, nie zawsze odpowiednią), oblicza składowe naprężeń dla każdego typu płyty wsporczej (prosto podpartej, sztywnej) i ocenia najgorszy możliwy przypadek obciążenia. Wynik to naprężenia osiowe, zginające i ścinające na trzech interfejsach: rura-płyta wsporcza, płyta wsporcza-korek, płyta wsporcza-obudowa. Tam, gdzie naprężenie przekracza dopuszczalne, podawany jest krok iteracyjny: grubość wzrasta, aż krytyczne naprężenie osiągnie dopuszczalne. Ta grubość jest teoretycznym minimum.
Dla płyt wsporczych sztywnych TEMA opiera się na tej samej podstawie z dużymi uproszczeniami:
Projektowanie płyt wsporczych sztywnych jest sterowane przez stosunek sztywności Xa: osiowa sztywność wiązki rur do zginającej sztywności płyty wsporczej.
Dla płyt wsporczych pływających ASME upraszcza naprężenie zastępcze do Pe(Xa) = Ps − Pt; TEMA ponownie pomija wkład wiązki rur.
Oba definiują współczynnik osłabienia perforowanej płyty inaczej, co jest początkiem większości luki.
| Element | TEMA | ASME UHX |
|---|---|---|
| Podstawa szerokości "ligament" | Średnia szerokość między rurami | Minimalna szerokość między rurami |
| Wpływ ścianki rury | Pojedyncza średnia szerokość η stosuje się niezależnie od tego, czy połączenie jest rozszerzone, czy tylko spawane; wkład ścianki rury nie jest rozróżniany | Ścianka rury jest liczona jako część efektywnego "ligamentu", gdzie rura jest rozszerzona; połączenia tylko spawane używają niższego μ* (zbliżonego do geometrycznego μ) |
| Efektywna średnica otworu | Brak korekty d*; rzeczywista średnica wywierconego otworu jest używana bezpośrednio ze średnią szerokością "ligamentu" η | Efektywna średnica otworu d* zdefiniowana, uwzględniająca ściankę rury, stosunek modułów sprężystości, stosunek naprężeń dopuszczalnych i głębokość rozszerzenia |
| Niedopasowanie materiałów | Formuła grubości płyty wsporczej używa pojedynczego naprężenia dopuszczalnego dla płyty wsporczej; właściwości rury i płyty wsporczej nie są traktowane jako oddzielne zmienne | Właściwości materiałowe rury i płyty wsporczej (Et, E, St, S) są traktowane oddzielnie w obliczeniach "ligamentu" i naprężeń |
| Symbol | Znaczenie | System kodowania |
|---|---|---|
| d* | Efektywna średnica otworu | ASME UHX |
| η | Sprawność "ligamentu" na średniej szerokości "ligamentu" | TEMA |
| μ | Geometryczna sprawność "ligamentu" na minimalnej szerokości "ligamentu", bez uwzględnienia ścianki rury ani materiału | ASME UHX |
| μ* | Efektywna sprawność "ligamentu": μ skorygowane o ściankę rury, stosunek modułów sprężystości, stosunek naprężeń, głębokość rozszerzenia | ASME UHX |
μ w porównaniu do μ*: μ to geometryczna sprawność "ligamentu" określona przez układ rur (średnica otworu, rozstaw, wzór) na minimalnej szerokości "ligamentu". μ* dodaje rozszerzoną ściankę rury jako obszar przenoszący obciążenie, plus stosunek modułów sprężystości, stosunek naprężeń i głębokość rozszerzenia, więc μ* ≥ μ - powyżej tylko tam, gdzie połączenie jest rozszerzone, blisko niego, gdy jest tylko spawane.
Mniejszy efektywny "ligament" daje wyższe naprężenia: UHX używa minimum, TEMA średniej, więc TEMA daje niższe naprężenia przy identycznej geometrii, a luka powiększa się przy połączeniach tylko spawanych.
ASME wymaga obliczenia obciążenia połączenia rura-płyta wsporcza dla każdego wiarygodnego przypadku w stosunku do jego dopuszczalnego. TEMA oblicza je tylko dla przypadku samego ciśnienia, zakładając, że pozostałe podążają. W służbie cyklicznej należy zweryfikować, a nie dziedziczyć.
Chiński standard idzie inną drogą: cztery kombinacje ciśnienia projektowego obudowy i rur, z różnicą temperatur i bez niej, oraz odwrotna para podobnie. Ciężar własny jest obsługiwany oddzielnie w dwuwymiarowym modelu osiowo-symetrycznym, płyta wsporcza jako równoważna płyta, wiązka rur jako wielowarstwowy równoważny cylinder, grawitacja nałożona na wszystkie cztery. Ostateczna ocena następuje zgodnie z klasyfikacją JB 4732 dla płyty wsporczej, rur, obudowy i połączenia obudowa-płyta wsporcza.
Jest to procedura sprawdzania naprężeń, a nie formuła: od grubości początkowej oblicza naprężenia interfejsu dla najgorszego przypadku i iteruje, aż krytyczne naprężenie będzie dopuszczalne.
Głównie współczynnik "ligament": TEMA używa średniej szerokości η; UHX używa minimalnej szerokości "ligamentu" z d* i μ*.
ASME sprawdza każdy wiarygodny przypadek w stosunku do jego dopuszczalnego; TEMA sprawdza tylko przypadek samego ciśnienia, który powinien być zweryfikowany w służbie cyklicznej.
Cztery kombinacje ciśnienia projektowego obudowy/rur, z różnicą temperatur i bez niej, plus oddzielny przypadek ciężaru własnego na wszystkich czterech, oceniane przez JB 4732.
