ซัพพลายเออร์สองรายเสนอราคาสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อแผ่นยึด (fixed-tubesheet exchanger) ที่มีภาระงาน (duty) และวัสดุเดียวกัน แต่มีความหนาแตกต่างกัน 15-20% ทั้งสองฝ่ายไม่ได้ผิดพลาด เนื่องจากแบบจำลอง (model) ที่ใช้แตกต่างกัน และในการออกแบบแผ่นท่อ (tubesheet) แบบจำลองจะถูกนำไปใช้ตามมาตรฐาน ไม่ใช่ตามภาระงาน ดังนั้น การเสนอราคาจึงต้องเปรียบเทียบตามรหัส (code) ไม่ใช่ตัวเลข
ASME UHX ไม่ได้กำหนดความหนาขั้นต่ำของแผ่นท่อโดยตรง โดยจะเริ่มต้นจากความหนาเริ่มต้นที่ผู้ใช้ป้อน (โปรแกรม U-tube จะมีสูตรเริ่มต้นให้ ซึ่งอาจไม่เหมาะสมเสมอไป) คำนวณส่วนประกอบความเค้นสำหรับแผ่นท่อแต่ละประเภท (รองรับอย่างง่าย, ยึดตายตัว) และประเมินกรณีรับภาระที่เลวร้ายที่สุด ผลลัพธ์คือความเค้นตามแนวแกน, ความเค้นดัด และความเค้นเฉือนที่สามจุดเชื่อมต่อ: ท่อกับแผ่นท่อ, แผ่นท่อกับเปลือกช่อง (channel shell), แผ่นท่อกับเปลือก (shell) หากความเค้นใดเกินค่าที่ยอมรับได้ จะมีการวนซ้ำโดยเพิ่มความหนาจนกว่าความเค้นวิกฤตจะถึงค่าที่ยอมรับได้ ความหนานั้นคือความหนาขั้นต่ำทางทฤษฎี
สำหรับแผ่นท่อแบบยึดตายตัว (fixed tubesheets) TEMA ใช้พื้นฐานเดียวกันแต่มีการทำให้ง่ายขึ้นอย่างมาก:
การออกแบบแผ่นท่อแบบยึดตายตัวถูกควบคุมโดยอัตราส่วนความแข็ง (stiffness ratio) Xa: ความแข็งตามแนวแกนของมัดท่อต่อความแข็งในการดัดของแผ่นท่อ
สำหรับแผ่นท่อแบบหัวลอย (floating-head tubesheets) ASME ทำให้ความเค้นสมมูล (equivalent stress) เป็น Pe(Xa) = Ps − Pt; TEMA ละเว้นการมีส่วนร่วมของมัดท่ออีกครั้ง
ทั้งสองมาตรฐานกำหนดปัจจัยการทำให้โครงสร้างอ่อนแอลงของแผ่นเจาะรูแตกต่างกัน ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของความแตกต่างส่วนใหญ่
| รายการ | TEMA | ASME UHX |
|---|---|---|
| พื้นฐานความกว้างช่องว่าง | ความกว้างเฉลี่ยระหว่างท่อ | ความกว้างขั้นต่ำระหว่างท่อ |
| ผลกระทบของผนังท่อ | ค่าเฉลี่ยความกว้าง η ใช้โดยไม่คำนึงถึงว่าข้อต่อถูกขยาย (expanded) หรือเชื่อมเท่านั้น (welded-only); การมีส่วนร่วมของผนังท่อไม่ถูกแยกแยะ | ผนังท่อถูกนับเป็นส่วนหนึ่งของช่องว่างที่มีประสิทธิภาพ (effective ligament) เมื่อท่อถูกขยาย; ข้อต่อแบบเชื่อมเท่านั้นใช้ค่า μ* ที่ต่ำกว่า (เข้าใกล้ค่า μ ทางเรขาคณิต) |
| เส้นผ่านศูนย์กลางรูที่มีประสิทธิภาพ | ไม่มีการแก้ไขค่า d*; ใช้เส้นผ่านศูนย์กลางรูที่เจาะจริงโดยตรงกับค่าความกว้างเฉลี่ย η | เส้นผ่านศูนย์กลางรูที่มีประสิทธิภาพ d* ถูกกำหนดขึ้น โดยรวมผนังท่อ, อัตราส่วนโมดูลัส (modulus ratio), อัตราส่วนความเค้นที่ยอมรับได้ และความลึกของการขยาย |
| ความไม่เข้ากันของวัสดุ | สูตรความหนาแผ่นท่อใช้ความเค้นที่ยอมรับได้เพียงค่าเดียวสำหรับแผ่นท่อ; คุณสมบัติของท่อและแผ่นท่อไม่ถูกพิจารณาเป็นตัวแปรแยกต่างหาก | คุณสมบัติของวัสดุท่อและแผ่นท่อ (Et, E, St, S) ถูกพิจารณาแยกต่างหากในการคำนวณช่องว่างและความเค้น |
| สัญลักษณ์ | ความหมาย | ระบบรหัส |
|---|---|---|
| d* | เส้นผ่านศูนย์กลางรูที่มีประสิทธิภาพ | ASME UHX |
| η | ประสิทธิภาพช่องว่างบนความกว้างช่องว่างเฉลี่ย | TEMA |
| μ | ประสิทธิภาพช่องว่างทางเรขาคณิตบนความกว้างขั้นต่ำ, ไม่มีการแก้ไขผนังท่อหรือวัสดุ | ASME UHX |
| μ* | ประสิทธิภาพช่องว่างที่มีประสิทธิภาพ: μ แก้ไขสำหรับผนังท่อ, อัตราส่วนโมดูลัส, อัตราส่วนความเค้น, ความลึกของการขยาย | ASME UHX |
μ เทียบกับ μ*: μ คือประสิทธิภาพช่องว่างทางเรขาคณิตที่กำหนดโดยรูปแบบการจัดเรียงท่อ (เส้นผ่านศูนย์กลางรู, ระยะห่าง, รูปแบบ) บนความกว้างช่องว่างขั้นต่ำ μ* เพิ่มผนังท่อที่ถูกขยายเป็นพื้นที่รับภาระ, บวกกับอัตราส่วนโมดูลัส, อัตราส่วนความเค้น และความลึกของการขยาย, ดังนั้น μ* ≥ μ — สูงกว่าก็ต่อเมื่อข้อต่อถูกขยาย, ใกล้เคียงเมื่อเป็นแบบเชื่อมเท่านั้น
ช่องว่างที่มีประสิทธิภาพน้อยลงทำให้ความเค้นสูงขึ้น: UHX ใช้ค่าขั้นต่ำ, TEMA ใช้ค่าเฉลี่ย, ดังนั้น TEMA จึงให้ความเค้นต่ำกว่าที่รูปทรงเรขาคณิตเหมือนกัน, ความแตกต่างจะกว้างขึ้นสำหรับข้อต่อแบบเชื่อมเท่านั้น
ASME กำหนดให้คำนวณภาระข้อต่อท่อกับแผ่นท่อสำหรับทุกกรณีที่เชื่อถือได้เทียบกับค่าที่ยอมรับได้ TEMA คำนวณเฉพาะกรณีแรงดันเท่านั้น โดยสันนิษฐานว่ากรณีอื่น ๆ เป็นไปตามนั้น ในบริการแบบหมุนเวียน (cyclic service) ควรตรวจสอบแทนที่จะรับช่วงต่อ
มาตรฐานจีนใช้วิธีการที่แตกต่างออกไป: สี่การรวมกันของแรงดันออกแบบเปลือกและท่อ, ทั้งแบบมีและไม่มีการขยายตัวที่แตกต่างกัน (differential expansion), และคู่ย้อนกลับเช่นเดียวกัน น้ำหนักตายตัว (Dead weight) จะถูกจัดการแยกต่างหากในแบบจำลองแกนสมมาตร 2 มิติ (2D axisymmetric model), แผ่นท่อเป็นแผ่นสมมูล (equivalent plate), มัดท่อเป็นทรงกระบอกสมมูลหลายชั้น (multilayer equivalent cylinder), แรงโน้มถ่วงถูกซ้อนทับบนทั้งสี่กรณี การประเมินขั้นสุดท้ายเป็นไปตามการจำแนกประเภท JB 4732 สำหรับแผ่นท่อ, ท่อ, เปลือก และรอยต่อแผ่นท่อกับเปลือก
เป็นกระบวนการตรวจสอบความเค้น (stress-checking procedure) ไม่ใช่สูตร: จากความหนาเริ่มต้น จะคำนวณความเค้นที่ส่วนต่อประสานสำหรับกรณีที่เลวร้ายที่สุดและวนซ้ำจนกว่าความเค้นวิกฤตจะถึงค่าที่ยอมรับได้
ส่วนใหญ่เป็นเพราะปัจจัยช่องว่าง (ligament factor): TEMA ใช้ความกว้างเฉลี่ย η; UHX ใช้ความกว้างช่องว่างขั้นต่ำกับ d* และ μ*
ASME ตรวจสอบทุกกรณีที่เชื่อถือได้เทียบกับค่าที่ยอมรับได้; TEMA ตรวจสอบเฉพาะกรณีแรงดันเท่านั้น ซึ่งบริการแบบหมุนเวียนควรตรวจสอบ
สี่การรวมกันของแรงดันออกแบบเปลือก/ท่อ, ทั้งแบบมีและไม่มีการขยายตัวที่แตกต่างกัน, บวกกับกรณีน้ำหนักตายตัวแยกต่างหากสำหรับทั้งสี่กรณี, ประเมินโดย JB 4732
