Mała wymiennik ciepła typu płaszczowo-rurowego | Kompaktowy / Montowany na ramie | Z stałą płytą kotłową / U-rurkowy | Materiały: stal węglowa / 304 / 316L / Ti
Przegląd – Kompaktowy wymiennik ciepła typu płaszczowo-rurowego
Mały wymiennik ciepła typu płaszczowo-rurowego to kompaktowe urządzenie wymiany ciepła przeznaczone do zastosowań o niskiej i umiarkowanej mocy, gdzie ograniczone są przestrzeń, czas instalacji i koszty kapitałowe. Typowe średnice płaszcza mieszczą się w zakresie DN100 do DN500, z powierzchniami wymiany ciepła od 1 m² do 50 m² na jednostkę.
Produkt ten jest projektowany i produkowany zgodnie z TEMA Klasa C lub B, ASME Sekcja VIII Dywizja 1 oraz GB/T 151. Nadaje się do chłodzenia procesowego, kondycjonowania próbek, chłodzenia oleju hydraulicznego, pobierania próbek pary, zastosowań w instalacjach pilotażowych oraz systemach pomocniczych w większych zakładach.
Typowe zastosowania
| Zastosowanie | Płyn po stronie rurek | Płyn po stronie płaszcza | Typowa moc |
|---|---|---|---|
| Chłodnica oleju hydraulicznego | Olej hydrauliczny | Woda chłodząca | 5 – 50 kW |
| Chłodnica próbek | Próbka procesowa | Woda chłodząca | 1 – 10 kW |
| Pobieranie próbek pary | Para / kondensat | Woda chłodząca | 2 – 20 kW |
| Reaktor instalacji pilotażowej | Płyn procesowy | Medium grzewcze lub chłodzące | 5 – 100 kW |
| Chłodnica oleju sprężarki | Olej smarujący | Woda chłodząca | 10 – 80 kW |
| Pomocnicza chłodnica oleju smarującego | Olej smarujący turbiny | Woda chłodząca | 20 – 150 kW |
| Linia dozowania chemikaliów | Roztwór chemiczny | Płyn chłodzący lub grzewczy | 1 – 30 kW |
Typy konstrukcji
Stała płyta kotłowa (TEMA L / M / N)
Rurki zamocowane na obu końcach do nieruchomych płyt kotłowych
Płaszcz i płyty kotłowe spawane lub skręcane
Nadaje się do czystych płynów po stronie płaszcza i umiarkowanych różnic temperatur
Najniższy koszt i najprostsza konstrukcja
U-rurkowy (TEMA U)
Rurki wygięte w kształt litery U, oba końce zamocowane do jednej płyty kotłowej
Rurki rozszerzają się swobodnie, akceptując dużą różnicę temperatur
Pakiet demontowalny do czyszczenia po stronie płaszcza
Nadaje się do dużych różnic temperatur i wysokiego ciśnienia po stronie rurek
Głowica pływająca (TEMA P / S / T)
Jedna płyta kotłowa stała, jedna pływająca
Pakiet w pełni demontowalny do czyszczenia mechanicznego po obu stronach
Nadaje się do pracy z osadami i dużych różnic temperatur
Wyższy koszt niż stała lub U-rurkowa
Parametry projektowe
| Parametr | Zakres | Uwaga |
|---|---|---|
| Średnica płaszcza | DN100 – DN500 | Kompaktowa powierzchnia |
| Średnica zewnętrzna rurki | 12,7 mm – 25,4 mm | Mniejsza średnica zewnętrzna dla wyższego ciśnienia |
| Grubość ścianki rurki | 1,0 mm – 2,5 mm | Zgodnie z ASME VIII-1 UG-27 |
| Długość rurki | 500 mm – 3000 mm | Ograniczona przez transport i obsługę |
| Powierzchnia wymiany ciepła | 1 m² – 50 m² | Na jednostkę |
| Ciśnienie projektowe (strona rurek) | Do 4,0 MPa | Wyższe dostępne przy specjalnym projekcie |
| Ciśnienie projektowe (strona płaszcza) | Do 2,5 MPa | Wyższe dostępne przy specjalnym projekcie |
| Temperatura projektowa | -20°C do +400°C | Zależne od materiału |
| Podziałka rurek | 1,25 × – 1,5 × średnica zewnętrzna rurki | Ułożenie trójkątne lub kwadratowe |
| Liczba przejść rurek | 1, 2 lub 4 | Zgodnie z projektem termicznym |
| Liczba przejść płaszcza | 1 lub 2 | Zgodnie z projektem termicznym |
Dobór materiałów
Materiały rurek i płyt kotłowych
| Materiał | Specyfikacja | Zakres temperatur | Zastosowanie |
|---|---|---|---|
| Stal węglowa | SA-179 / SA-106 Gr.B | -20°C do +425°C | Woda, olej, para, czyste płyny |
| Stal nierdzewna 304 / 304L | ASTM A213 | -196°C do +400°C | Płyny lekko korozyjne, czysta para |
| Stal nierdzewna 316 / 316L | ASTM A213 | -196°C do +400°C | Kwasy organiczne, roztwory soli, chlorki ≤ 200 ppm |
| Tytan Gr.2 | ASTM B338 | -40°C do +230°C | Woda morska, solanka, zastosowania z wysoką zawartością chlorków |
Materiały płaszcza
Stal węglowa SA-516 Gr.70 dla płynów po stronie płaszcza niekorozyjnych
Stal nierdzewna 304L / 316L dla płynów po stronie płaszcza korozyjnych
Materiał płaszcza może różnić się od materiału rurek w celu optymalizacji kosztów
Materiały uszczelek
| Typ uszczelki | Zakres temperatur | Limit ciśnienia | Zastosowanie |
|---|---|---|---|
| Włókno nieazbestowe | -40°C do +250°C | ≤ 4,0 MPa | Serwis ogólny |
| Spiralna (stal nierdzewna + grafit) | -196°C do +450°C | ≤ 10,0 MPa | Wysoka temperatura i ciśnienie |
| Obwoluta PTFE | -40°C do +200°C | ≤ 2,0 MPa | Serwis korozyjny i wysokiej czystości |
Parametry projektowania termicznego
| Parametr | Typowy zakres | Uwaga |
|---|---|---|
| Ogólny współczynnik wymiany ciepła (woda-woda) | 800 – 1500 W/m²·K | Zależy od prędkości i osadzania się kamienia |
| Ogólny współczynnik wymiany ciepła (olej-woda) | 200 – 600 W/m²·K | Zależy od lepkości oleju |
| Ogólny współczynnik wymiany ciepła (para-woda) | 1000 – 2500 W/m²·K | Zależy od jakości pary |
| Prędkość po stronie rurek (ciecz) | 0,5 – 2,5 m/s | Wyższa prędkość zwiększa HTC, ale także spadek ciśnienia |
| Prędkość po stronie płaszcza (ciecz) | 0,3 – 1,5 m/s | Ograniczona przez dopuszczalny spadek ciśnienia |
| Dopuszczalny spadek ciśnienia po stronie rurek | 20 – 50 kPa | Zgodnie z wymaganiami aplikacji |
| Dopuszczalny spadek ciśnienia po stronie płaszcza | 20 – 50 kPa | Zgodnie z wymaganiami aplikacji |
| Współczynnik osadzania (woda) | 0,0001 – 0,0003 m²·K/W | Zgodnie z tabelą TEMA |
| Współczynnik osadzania (olej) | 0,0002 – 0,0005 m²·K/W | Zgodnie z tabelą TEMA |
Standardowe konfiguracje
Stała płyta kotłowa – Pokrywa skręcana
Płaszcz: Rura bez szwu lub blacha zwijana
Płyta kotłowa: Skręcana między kołnierzem płaszcza a kołnierzem kanału
Kanał: Pokrywa skręcana z połączeniami kołnierzowymi
Połączenia: Gwintowane NPT lub kołnierzowe zgodnie z ASME B16.5
Typowe zastosowanie: Chłodzenie wody, oleju smarującego, chłodzenie próbek
U-rurkowy – Demontowalny pakiet
Płaszcz: Rura bez szwu z zamknięciem kołnierzowym na jednym końcu
Płyta kotłowa: Pojedyncza nieruchoma płyta kotłowa
Pakiet: Demontowalny do czyszczenia po stronie płaszcza
Połączenia: Kołnierzowe zgodnie z ASME B16.5
Typowe zastosowanie: Duża różnica temperatur, obsługa pary
Jednostka montowana na ramie
Wymiennik ciepła zamontowany na ramie ze stali konstrukcyjnej z rurociągami, zaworami i oprzyrządowaniem
Zawiera: Wskaźniki temperatury, wskaźniki ciśnienia, wskaźniki przepływu i zawory regulacyjne w razie potrzeby
Wymiary ramy: Zazwyczaj od 1,0 m × 0,8 m do 2,5 m × 1,5 m
Uchwyty podnoszące zapewnione do transportu i instalacji
Typowe zastosowanie: Instalacja pilotażowa, systemy pomocnicze, lokalizacje zdalne
Produkcja i inspekcja
Połączenie rurka-płyta kotłowa
Tylko rozprężane: Rozprężanie hydrauliczne przy 160 – 200 MPa, czas trzymania 5 – 8 sekund
Tylko spawane: Spoinowanie doczołowe GTAW, szerokość 1,5 – 2,0 mm
Spawane + rozprężane: Spaw uszczelniający plus rozprężanie do pracy cyklicznej
100% badanie penetracyjne na złączach spawanych
Test wyciągania pierwszego artykułu, cel ≥ 20 MPa dla stali węglowej
Próba ciśnieniowa
Ciśnienie próbne: 1,3 × ciśnienie projektowe zgodnie z ASME VIII-1 UG-99
Czas trzymania: ≥ 30 minut
Akceptacja: Brak spadku ciśnienia i brak widocznych wycieków
Medium próbne: Czysta woda z inhibitorem korozji
Kontrola wymiarowa
Średnica i długość płaszcza
Wzór otworów płyty kotłowej
Orientacja i wysięg króćców
Wymiary całkowite i lokalizacja uchwytów podnoszących
Dokumentacja do wysyłki
Certyfikaty materiałowe zgodnie z EN 10204 3.1 lub 3.2
Karta danych TEMA wypełniona zgodnie z projektem
Raport z inspekcji wymiarowej
Raport z próby ciśnieniowej z wykresem ciśnienia
Raporty NDE dla PT i RT zgodnie z wykonaniem
Specyfikacja procedury spawania i świadectwo kwalifikacji procedury
Rysunek wykonawczy
Instrukcja obsługi i konserwacji
Lista kontrolna wyboru – Mały wymiennik ciepła typu płaszczowo-rurowego
Nazwy płynu po stronie rurek i płynu po stronie płaszcza
Temperatury wlotowe i wylotowe dla obu stron
Ciśnienie projektowe dla obu stron
Temperatura projektowa dla obu stron
Wymagana moc cieplna w kW
Dopuszczalny spadek ciśnienia dla obu stron
Preferencje materiałowe dla rurek i płaszcza
Preferencja typu TEMA: stała, U-rurkowa lub pływająca głowica
Typ połączenia: gwintowane lub kołnierzowe
Montaż: samodzielny lub montowany na ramie
Wymagania dotyczące oprzyrządowania
Obowiązujący standard: TEMA, ASME VIII-1 lub GB/T 151
Oświadczenie o ograniczeniach projektowych – Mały wymiennik ciepła typu płaszczowo-rurowego
Mały wymiennik ciepła typu płaszczowo-rurowego podlega następującym ograniczeniom:
Jest zaprojektowany tylko dla określonego ciśnienia i temperatury. Praca poza tymi limitami unieważnia projekt.
Konstrukcja ze stałą płytą kotłową może wymagać kompensatora, jeśli różnica temperatur między rurkami a płaszczem przekracza 60°C dla stali węglowej lub 40°C dla stali nierdzewnej.
Nie zaleca się zawartości ciał stałych po stronie rurek powyżej 2% wagowo bez filtracji wstępnej.
Czyszczenie mechaniczne po stronie rurek wymaga prostych rurek i dostępu do obu powierzchni płyt kotłowych. Pakietów U-rurkowych nie można czyścić mechanicznie wewnątrz rurek.
W przypadku pracy z osadami zaleca się konstrukcję z pływającą głowicą lub U-rurkową z demontowalnym pakietem.
Woda do próby ciśnieniowej dla stali nierdzewnej musi mieć zawartość chlorków ≤ 50 ppm, aby zapobiec pękaniu korozyjnemu naprężeniowemu.
Jednostki montowane na ramie wymagają równego podłoża i odpowiedniego dostępu do konserwacji.
