Genel Bakış – Hava Soğutucu Boru Demeti Isı Transfer Çekirdeği Olarak
Bir hava soğutucu boru demeti, hava soğutmalı bir ısı değiştiricinin (ACHE) ısı transfer çekirdeği grubudur. Her iki ucunda boru levhaları ile sabitlenmiş, giriş ve çıkış başlık kutularına bağlı çıplak veya kanatlı boru sıralarından oluşur. Demet, yapısal bir bölme içine monte edilir; burada eksenel veya santrifüj fanlar, boruların içinden akan proses akışkanını soğutmak için boru yüzeyinin dışından ortam havasını zorlar veya çeker.
Bu ürün, API 661 (Genel Rafineri Hizmetleri İçin Hava Soğutmalı Isı Değiştiricileri), ISO 13706 ve geçerli olduğu durumlarda TEMA Sınıf R veya B'ye göre tasarlanmış ve üretilmiştir. Yedek demet, yedek parça demeti veya yeni bir ACHE bölmesi için komple montaj olarak tedarik edilir.
Hava Soğutucu Tipleri – Demet Yönelimi ve Fan Yapılandırması
Boru demeti, ACHE tiplerinde aynı çekirdek montajıdır; yönelim, destek yapısı ve hava akış yönü yapılandırmaya göre değişiklik gösterir.
Cebri Çekiş
-
Fanlar demetin altında bulunur, boru sıralarından yukarı doğru hava üfler
-
Alttaki fan plenumu sayesinde hava dağılımı üniformdur
-
Fan ve tahrik bileşenlerine zemin veya platform seviyesinden erişilebilir
-
Demet yönelimi: Yatay
-
Tipik uygulama: Genel rafineri proses soğutma, kompresör ara soğutucuları
Cebri İndüksiyon
-
Fanlar demetin üstünde bulunur, boru sıralarından yukarı doğru hava çeker
-
Demetin üzerindeki plenum odası üniform emiş sağlar
-
Fan ve tahrik bileşenleri yükseltilmiş bir erişim platformu gerektirir
-
Demet yönelimi: Yatay
-
Tipik uygulama: Buhar kondenserleri, yüksek sıcaklık hizmetleri, büyük rafineri üniteleri
-
Avantaj: Daha iyi hava dağılımı, daha az geri dönüşüm, çökeltiden korunan demet
A-Çerçeve
-
Ters V şeklinde düzenlenmiş iki düz boru demeti (tepe noktası üstte)
-
Fanlar tepe noktasının altında bulunur, eğimli her iki demetten yukarı doğru hava üfler
-
Demet yönelimi: Eğimli, genellikle yataydan 30° ila 60°
-
Tipik uygulama: Enerji santrallerinde hava soğutmalı buhar kondenserleri (ACC)
-
Avantaj: Büyük bölme alanları için yer kaplamasını azaltır; yoğuşma, eğimli borular boyunca yerçekimiyle akar
V-Çerçeve
-
V şeklinde düzenlenmiş iki düz boru demeti (tepe noktası altta)
-
Fanlar tepe noktasının üstünde bulunur, eğimli her iki demetten yukarı doğru hava çeker
-
Demet yönelimi: Eğimli, genellikle yataydan 30° ila 60°
-
Tipik uygulama: Donma koruması için cebri indüksiyonun tercih edildiği buhar kondenserleri
-
Avantaj: A-çerçeveye benzer ayak izi azaltma; yoğuşma alttaki toplayıcıya akar
Yatay Tek Demet
-
Yatay olarak monte edilmiş tek düz boru demeti
-
Altta (cebri çekiş) veya üstte (cebri indüksiyon) fanlar
-
Demet yönelimi: Yatay, 0° eğim
-
Tipik uygulama: Genel proses soğutma, gaz soğutma, hidrokarbon yoğuşması
-
Avantaj: En basit yapı; en kolay demet değişimi ve bakım erişimi
Demet Yapısı – Çekirdek Bileşenler
Boru
Boru Levhaları
Başlık Kutuları (Giriş / Çıkış Manifoldları)
Başlık kutusu yapısı:
-
Dikdörtgen veya yuvarlak kesit
-
ASME B16.5 veya B16.47'ye göre flanşlı bağlantılar
-
Tek, çift veya dört boru tarafı geçişi için geçiş bölmeleri
-
Alt ve üst noktalarda tahliye ve havalandırma bağlantıları
Yan Çerçeveler ve Kaldırma Kulakları
-
Yapısal çerçeve: Çelik kanal veya I-kiriş
-
Kaldırma kulakları: Yan çerçevelere veya boru levhalarına kaynaklı, demet ağırlığının 2 katı kapasiteli
-
Destek noktaları, boru sarkmasını en aza indirmek ve demet uzunluğu boyunca ±3 mm içinde düzlüğü korumak için yerleştirilmiştir
Kanat Tipleri – Sıcaklık ve Ortama Göre Seçim
Kanat Geometrisi (Tipik)
Kanat Bağlantı Direnci
Gerilimle sarılmış kanat tipleri (L-ayağı, KL-ayağı, LL-ayağı) için, kanat ve boru arasındaki mekanik bağlantı termal temas direnci oluşturur:
-
120°C üzerindeki boru tarafı sıcaklıkları için, yeni demetler için tipik olarak 2.000 – 5.000 W/m²·K'lik bir bağlantı iletkenliği değeri uygulanır.
-
Hizmetteki demetler termal döngü nedeniyle azalmış bağlantı iletkenliğine sahip olabilir. Çalışma sıcaklığına ve bağlantı tipine bağlı olarak %3 – %30 ek yüzey alanı genellikle tasarıma dahil edilir.
-
Ekstrüde ve yüksek frekans kaynaklı kanatların bağlantı direnci yoktur, çünkü kanat entegre veya metalurjik olarak bağlıdır.
Hava Tarafı Termal ve Hidrolik Parametreler
Malzeme Seçimi – Borular, Boru Levhaları ve Başlıklar
Boru Malzemeleri
Boru Levhası ve Başlık Malzemeleri
-
Aşındırıcı olmayan boru tarafı hizmeti için karbon çeliği SA-516 Gr.70
-
Yüksek basınçlı aşındırıcı hizmet için karbon çeliği üzerine paslanmaz kaplama; kaplama kalınlığı ASME VIII-1 UW-13'e göre minimum 3 mm
-
Tamamen aşındırıcı hizmet için masif paslanmaz 304L / 316L
-
Şiddetli klorür hizmeti veya deniz aşırı görev için masif duplex veya titanyum
Başlık kutusu malzemesi, galvanik korozyonu önlemek için genellikle boru levhası malzemesiyle eşleştirilir. Aşındırıcı hizmetteki karbon çeliği başlıklar için, API 661'e göre iç kaplama (epoksi veya fenolik) uygulanır.
İmalat Süreci – Temel Kontroller
Boru Levhası Delme
-
Matkap ucu boyutu ISO 286'ya göre H11 toleransına göre kontrol edilir
-
Delik yüzey kalitesi: Genleştirilmiş eklemler için Ra ≤ 1,6 µm; kaynaklı eklemler için Ra ≤ 3,2 µm
-
Bağ dokusu sapması: Çizimden ≤ ±0,2 mm
-
Tüm delikler boru takılmadan önce çapak alınır ve temizlenir
Boru Genleştirme
-
Hidrolik genleştirme basıncı: 160 – 220 MPa; tutma süresi 5 – 8 saniye
-
Genleştirme derinliği: Boru levhasına minimum 1,5 x boru DÇ veya 2 x boru et kalınlığı
-
Genleştirme sonrası gösterge kontrolü: Boruların %100'ü, boru ID'sinden 0,5 mm daha küçük bir gösterge topunu kabul eder
-
Çekme mukavemeti doğrulama: Demet başına ilk parça testi, karbon çeliği için ≥ 20 MPa ve paslanmaz çelik için ≥ 25 MPa hedef
Boru-Boru Levhası Kaynağı (Belirtilmişse)
-
GTAW (TIG) işlemi, otomatik veya manuel
-
Mühür kaynağı için fileto bacak yüksekliği 1,5 – 2,0 mm
-
Tam nüfuziyetli kaynak kök nüfuziyeti ≥ 0,5 mm boru duvarına
-
ASME VIII-1 UW-51'e göre %100 sıvı penetrant testi
-
Kaynak prosedürü ASME Bölüm IX'a göre niteliklidir
Başlık Kutusu İmalatı
-
ASME B16.5 veya B16.47 flanşlı bağlantılı kaynaklı çelik yapı
-
Başlık boyutları boru levhası delik desenine göre eşleştirilir
-
Geçiş bölmeleri başlığın içine kaynaklıdır, malzeme ve kaynak prosedürü başlık malzemesiyle eşleştirilir
-
Tahliye ve havalandırma bağlantıları: NPT dişli veya soket kaynaklı bağlantı parçaları
Demet Montajı ve Kaldırma
-
Boru levhalarına takılan ve genleştirilen veya kaynaklanan borular
-
Belirtilen aralıkta baffle'lar veya boru destekleri monte edilir
-
Yan çerçeveler ve kaldırma kulakları takılır
-
Belirtilmişse 1,1 x demet ağırlığında kaldırma testi yapılır
Demet Başına Muayene ve Test
Boyutsal Muayene
Tahribatsız Muayene
Hidrostatik Test (Boru Tarafı)
-
Test basıncı: ASME VIII-1 UG-99'a göre tasarım basıncının 1,3 katı
-
Test ortamı: Korozyon inhibitörlü temiz su; paslanmaz çelik için klorür ≤ 50 ppm
-
Tutma süresi: ≥ 30 dakika
-
Kabul: Sıfır basınç düşüşü; boru eklemlerinden, başlıklardan veya tapalardan görünür sızıntı yok
Pnömatik Kaçak Testi (Belirtilmişse)
-
Test basıncı: 0,6 MPa hava veya nitrojen
-
Kaçak tespiti: Tüm eklemler ve kaynaklar üzerinde sabun köpüğü uygulaması
-
Kabul: Kabarcık yok; kaçak oranı ≤ 1×10⁻⁵ Pa·m³/s
Uygulama Profilleri – Hizmet Türüne Göre
Kompresör Ara Soğutucu ve Son Soğutucu
-
Boru tarafı akışkanı: Sıkıştırılmış hava veya doğal gaz
-
Boru tarafı sıcaklığı: Giriş 120°C – 180°C, çıkış 40°C – 60°C
-
Boru tarafı basıncı: 0,5 – 10,0 MPa
-
Boru malzemesi: Hava için karbon çeliği; CO₂ veya su içeren doğal gaz için 304L
-
Kanat tipi: Boru tarafı sıcaklığı ≤ 150°C ise L-ayağı; 150°C – 180°C ise KL-ayağı
-
Kanat geometrisi: DÇ 25,4 mm × 2,0 mm et kalınlığı; kanat yüksekliği 12,5 mm; 10 FPI
-
Demet sıraları: 4 – 6
-
Hava yüzey hızı: 2,5 – 3,5 m/s
-
Hava tarafı basınç düşüşü: ≤ 200 Pa
Rafineri Üst Kondenser
-
Boru tarafı akışkanı: Buharlı hidrokarbon buharı
-
Boru tarafı sıcaklığı: Giriş 100°C – 150°C yoğuşma, çıkış 40°C – 60°C
-
Boru tarafı basıncı: 0,1 – 0,5 MPa
-
Boru malzemesi: Aşındırıcı olmayan hizmet için karbon çeliği; ekşi hizmet için 316L
-
Kanat tipi: Standart hizmet için L-ayağı veya KL-ayağı; H₂S hizmeti için 316L boru ile ekstrüde
-
Kanat geometrisi: DÇ 25,4 mm × 2,0 mm; kanat yüksekliği 12,5 mm; 10 FPI
-
Demet sıraları: 4
-
Özel özellik: Sıvı tahliyesi için çıkış başlığına doğru 1:50 eğimli demet
Dehidrasyon veya Sıkıştırma Sonrası Doğal Gaz Soğutucu
-
Boru tarafı akışkanı: İşlenmiş doğal gaz
-
Boru tarafı sıcaklığı: Giriş 60°C – 100°C, çıkış 30°C – 45°C
-
Boru tarafı basıncı: 4,0 – 10,0 MPa
-
Boru malzemesi: Klorürler varsa 316L veya Duplex 2205
-
Kanat tipi: Deniz aşırı ve kıyı korozyon koruması için alüminyum 1100 dış yüzeyli ekstrüde
-
Kanat geometrisi: DÇ 19,05 mm × 2,0 mm; kanat yüksekliği 12,5 mm; 10 FPI
-
Demet sıraları: 2 – 3
-
Hava yüzey hızı: 2,0 – 2,5 m/s
-
Hava tarafı basınç düşüşü: ≤ 150 Pa
Enerji Santralleri İçin Hava Soğutmalı Buhar Kondenseri (ACC)
-
Boru tarafı akışkanı: Vakum altında suya yoğuşan buhar
-
Boru tarafı sıcaklığı: Giriş 60°C – 100°C, çıkış 35°C – 45°C
-
Boru tarafı basıncı: Vakum, 10 – 50 kPa mutlak
-
Boru malzemesi: Galvanizli veya kaplamalı karbon çeliği; buhar amonyak veya klorür içeriyorsa paslanmaz çelik
-
Kanat tipi: Metalurjik bağlantılı yüksek frekans kaynaklı; sıcak daldırma galvanizli karbon çeliği kanatlar
-
Boru geometrisi: Plaka kanatlı veya helisel kaynaklı kanatlı eliptik veya yassı oval borular
-
Demet yönelimi: A-çerçeve veya V-çerçeve, yataydan 60° eğimli
-
Hava akışı: Cebri indüksiyon
-
Özel özellik: Yoğuşma toplama başlığına doğru 1:80 eğimli demetler; 0°C altındaki kış operasyonları için buhar izleme veya elektrikli ısıtma ile donma koruması
Temizlik ve Bakım
Toz, polen veya kimyasal birikintilerden kaynaklanan hava tarafı kirlenmesi, basınç düşüşünü artırır ve ısı transferini azaltır. Temizlik önerilir:
-
Hava tarafı basınç düşüşü, tasarım basınç düşüşünü %30 aştığında
-
Hava tarafı basınç düşüşü artışı, başlangıçtan itibaren 50 Pa'ya ulaştığında, hangisi önce olursa
Temizlik yöntemleri:
-
Su yıkama: Suyla çözünebilen birikintiler için düşük basınçlı sprey ≤ 1,0 MPa
-
Hava üfleme: Kuru gevşek toz için basınçlı hava ≤ 0,6 MPa
-
Kimyasal temizlik: Alüminyum kanatlar için onaylanmış alkali veya asit bazlı deterjan; yüksek alkali çözeltilerden kaçının
Boru tarafı temizliği, sabit bir demette mekanik olarak mümkün değildir. Kirlenme hizmetleri için kimyasal temizlik veya çevrimiçi pigleme gereklidir.
Sevkiyat Başına Dokümantasyon
-
Boru, kanat, boru levhası, başlık ve yapısal çelik için EN 10204 3.1 veya 3.2'ye göre malzeme test sertifikaları
-
API 661 tamamlanmış veri sayfası veya ISO 13706 veri sayfası
-
TEMA veri sayfası (varsa)
-
ASME U-damga veri raporu (varsa)
-
Demet uzunluğu, boru levhası delik düzeni, kanat geometrisi ve boru DÇ'sini içeren boyutsal muayene raporu
-
Sarım gerilimi, ekstrüzyon basıncı ve kaynak akımı dahil kanat takma işlemi parametreleri
-
Basınç şeridi kayıtlı hidrostatik test raporu
-
Yapılmışsa pnömatik kaçak test raporu
-
Yapılan PT, UT ve RT için NDE raporları
-
Boru-boru levhası ve başlık kaynakları için kaynak prosedürü şartnamesi ve prosedür yeterlilik kaydı
-
Boru sayısı, geçiş yapılandırması, başlık boyutları ve kaldırma kulaklarının yerlerini gösteren boru demeti yerinde çizimi
-
Kalınlık doğrulama raporu ile boyama ve kaplama şartnamesi
Seçim Kontrol Listesi – Hava Soğutucu Boru Demeti
-
ACHE tipi: Cebri çekiş, cebri indüksiyon, A-çerçeve, V-çerçeve veya yatay
-
Demet yönelimi: Yatay veya açılı eğimli
-
Boru malzemesi ve boyutu (DÇ ve et kalınlığı)
-
Kanat tipi: L-ayağı, KL, LL, ekstrüde, yüksek frekans kaynaklı veya çıplak
-
Kanat malzemesi ve geometrisi (yükseklik, adım veya FPI, kalınlık)
-
Boru tarafı tasarım basıncı ve sıcaklığı
-
Aşındırıcılık, klorürler ve H₂S dahil boru tarafı akışkan bileşimi
-
Boru tarafı izin verilen basınç düşüşü
-
Yaz tasarımı için hava giriş sıcaklığı
-
Hava yüzey hızı veya toplam hava akışı
-
Hava tarafı izin verilen basınç düşüşü, tipik olarak 100 – 300 Pa
-
Başlık tipi: Tapa, kapak plakalı veya boru manifold
-
Boru tarafı geçiş sayısı: Tek, çift veya dört
-
Mevcut veya yeni bölme başına boru sayısı ve düzeni
-
Kaplama, galvanizleme veya özel kanat ve boru malzemeleri dahil korozyon koruma gereksinimleri
-
ACC hizmeti için buhar izleme, elektrikli ısıtma veya geri sirkülasyon dahil donma koruması
-
Maksimum ağırlık ve boyutlar dahil kaldırma ve taşıma kısıtlamaları
-
Geçerli standartlar: API 661, ISO 13706, TEMA veya müşteri şartnamesi
Tasarım Sınırlama Beyanı – Hava Soğutucu Boru Demeti
Hava soğutucu boru demeti aşağıdaki sınırlamalara tabidir:
-
Yalnızca belirtilen boru tarafı basıncı ve sıcaklığı için tasarlanmıştır. Bu sınırların dışında çalışmak tasarımı geçersiz kılar.
-
Hava tarafı performansı, ortam hava sıcaklığına ve kirlenmeye bağlıdır. Ortam sıcaklığı arttıkça soğutma kapasitesi azalır.
-
Sabit bir demette boru tarafı temizliği mekanik olarak mümkün değildir. Kirlenme hizmetleri için kimyasal temizlik veya çevrimiçi pigleme gereklidir.
-
Hava tarafı kirlenmesi basınç düşüşünü artırır ve ısı transferini azaltır. Düzenli temizlik programları sürdürülmelidir.
-
Donma koşullarında yoğuşma hizmetleri için eğim, tahliye ve ısıtma yoluyla donma koruması sağlanmalıdır.
-
Maksimum kanat ucu sıcaklığı malzeme özel sınırlarını aşmamalıdır: L-ayağı ≤ 150°C, ekstrüde ≤ 230°C, yüksek frekans kaynaklı ≤ 450°C.
-
Yılda 500 döngüden fazla termal döngü hizmeti için, L-ayağı, KL-ayağı ve LL-ayağı gibi gerilimle sarılmış kanat tipleri önerilmez. Ekstrüde veya yüksek frekans kaynaklı kanatlar kullanın.
-
Demet, düz bir destek yapısı üzerine monte edilmelidir. Aşırı hizasızlık, boru levhası deformasyonuna ve eklem sızıntısına neden olur.
-
10,0 MPa üzerindeki boru tarafı basıncı veya aşırı vakum için özel başlık ve boru levhası tasarımı için danışın.