| Arranjo de fluxo |
Contracorrente verdadeira (passagem única em ambos os lados) |
Contracorrente mista/cruzada (fator F < 1,0 para passagem 1-2 ou 2-4) |
Fator de correção Hairpin LMTD F = 1,0 por TEMA. Para 1-2 casco e tubo, é necessário F ≥ 0,8; abaixo de 0,8 requer vários shells em série. |
| Abordagem térmica (saída quente vs entrada fria) |
Abordagem alcançável ΔT = 3°C a 5°C |
Abordagem alcançável ΔT = 10°C a 15°C (unidade única) |
Hairpin F=1.0 permite aproximação limitada apenas por NTU. Para casco e tubo com F = 0,85, o NTU necessário aumenta em 18% para a mesma abordagem. |
| Expansão térmica diferencial (tubo vs casco) |
Acomodado inerentemente pela extremidade livre do pacote U |
A placa de tubo fixa requer junta de expansão quando ΔT > 60°C (CS/CS) ou > 40°C (CS/SS) |
De acordo com TEMA RCB-4.3: tubo fixo sem junta de expansão limitada a tensão de expansão diferencial ≤ 55 MPa. O grampo não tem esse limite abaixo da faixa de fluência do material. |
| ΔT máximo (lado do tubo para entrada do lado do casco) |
Até 200°C (dentro das tensões permitidas pela ASME VIII-1) |
≤ 60°C (tubo fixo em aço carbono sem junta de dilatação) |
Com base no cálculo de tensão térmica de acordo com ASME VIII-1 UG-23(c): para CS com E=200 GPa, α=12×10⁻⁶ /°C, ΔT=200°C produz σ=α×E×ΔT/2 = 240 MPa - excede 138 MPa permitidos. Hairpin evita isso por meio do pacote U de extremidade livre. |
| Faixa de área de superfície de unidade única |
1 m² a 500 m² (multitubo) |
5 m² a 2.500 m² |
Gancho limitado pelo peso de tração do pacote (massa máxima do pacote ~10.000 kg para tração vertical). Casco reto limitado pelo diâmetro do casco (normalmente ≤ 2,5 m ID) e limites de transporte. |
| Queda de pressão no lado do casco (passagem única) |
ΔP = f × (L/D_h) × (ρv²/2) com L = comprimento total desenvolvido em gancho (2× perna reta + flexão de retorno) |
ΔP por TEMA para E-shell (shell de passagem única) |
Para serviço idêntico e velocidade de massa no lado do casco, a queda de pressão em gancho é aproximadamente 40-60% maior do que o casco E reto devido às perdas de curvatura de retorno (correlação experimental do HTRI). |
| Acesso para limpeza mecânica (lado da carcaça) |
Limitado - o alojamento da curva de retorno restringe o acesso |
Acesso total para cabeça flutuante ou feixe pull-through (tubo em U) |
O lado da concha em gancho não pode acomodar um pacote pull-through. O pacote fixo requer limpeza química. Fator de incrustação no lado do casco > 0,0005 m²*K/W não é recomendado para grampos sem capacidade de limpeza química. |
| Limpeza lateral do tubo (mecânica) |
Acesso total - raio de curvatura em U ≥ 2× DE permite limpador de tubo padrão |
Tubo em U: acessível (mesma regra do raio de curvatura). Tubo fixo: acesso total. |
De acordo com TEMA RCB-4.52: raio mínimo de curvatura em U = 2× diâmetro externo do tubo para limpeza mecânica. Ambos os designs estão em conformidade. |
| Pegada (comprimento instalado para serviço equivalente) |
Comprimento da perna reta L (comprimento total desenvolvido de 2L, mas empilhados ou lado a lado) |
Comprimento reto L_shell (geralmente 1,2× a 1,5× comprimento da perna em gancho para a mesma área de superfície) |
O multitubo em gancho normalmente requer 40-50% menos espaço linear porque a área de superfície é distribuída por duas pernas em paralelo. O layout real depende do headroom e da contagem de tubos. |
| Pressão máxima típica de projeto (lado do tubo) |
Até 35 MPa (gancho de tubo único/tubo duplo) |
Até 20 MPa (feixe multitubos com tubo soldado) |
De acordo com ASME VIII-1 e VIII-2: tubo sem costura em gancho de tubo duplo elimina a concentração de tensão no ligamento do tubo. Feixe multitubo limitado pela deformação do furo do tubo (ASME VIII-1 UG-34). |
| Código de fabricação padrão |
TEMA C/B/R + ASME VIII-1 ou VIII-2 |
TEMA C/B/R + ASME VIII-1 |
Ambos os projetos seguem as mesmas seções TEMA e ASME. A tampa de curvatura de retorno em gancho requer detalhes adicionais de solda UW-13. |
