Genel Bakış – Isı Transferi Çekirdeği Olarak Hava Soğutucu Boru Paketi
Hava soğutucu boru demeti, hava soğutmalı bir ısı değiştiricinin (ACHE) ısı transfer göbeği düzeneğidir. Her iki ucunda boru levhaları ile sabitlenmiş ve giriş ve çıkış başlık kutularına bağlanan çıplak veya kanatlı boru sıralarından oluşur. Demet, eksenel veya santrifüjlü fanların, tüplerin içinde akan proses akışkanını soğutmak için ortam havasını dış tüp yüzeyi boyunca zorladığı veya çektiği yapısal bir bölme içine kurulur.
Bu ürün, API 661 (Genel Rafineri Hizmeti için Hava Soğutmalı Isı Eşanjörleri), ISO 13706 ve geçerli olduğu durumlarda TEMA Sınıf R veya B'ye uygun olarak tasarlanmış ve üretilmiştir. Yeni bir ACHE bölmesi için yedek paket, yedek paket veya komple montaj olarak sağlanır.
Hava Soğutucu Tipleri – Paket Yönü ve Fan Yapılandırması
Tüp demeti, ACHE tiplerinde aynı çekirdek düzeneğidir; yönlendirme, destek yapısı ve hava akış yönü konfigürasyona göre değişir.
Zorunlu Taslak
-
Demetin altında bulunan fanlar, havayı boru sıraları boyunca yukarı doğru iter
-
Aşağıdaki fan plenumu sayesinde hava dağıtımı eşittir
-
Fan ve tahrik bileşenlerine zemin veya platform seviyesinden erişilebilir
-
Paket yönü: Yatay
-
Tipik uygulama: Genel rafineri proses soğutması, kompresör ara soğutucuları
Uyarılmış Taslak
-
Demetin üzerinde bulunan fanlar, havayı boru sıraları boyunca yukarı doğru çeker
-
Paketin üzerindeki basınç bölmesi, eşit emiş sağlar
-
Fan ve tahrik bileşenleri yükseltilmiş erişim platformu gerektirir
-
Paket yönü: Yatay
-
Tipik uygulama: Buhar kondansatörleri, yüksek sıcaklık hizmetleri, büyük rafineri üniteleri
-
Avantajı: Daha iyi hava dağıtımı, daha az devridaim, yağıştan korunan paket
A-Çerçeve
-
Ters V şeklinde düzenlenmiş iki düz tüp demeti (tepe noktası üstte)
-
Tepe noktasının altında bulunan fanlar, havayı her iki eğimli demet boyunca yukarı doğru üfler
-
Paket yönü: Eğimli, genellikle yataydan 30° ila 60°
-
Tipik uygulama: Enerji santrallerinde hava soğutmalı buhar kondenserleri (ACC)
-
Avantajı: Geniş körfez alanları için arsa alanını azaltır; eğimli borular boyunca yerçekimi ile yoğuşma drenajları
V-Çerçeve
-
V şeklinde düzenlenmiş iki düz tüp demeti (tepe kısmı altta)
-
Tepenin üzerinde yer alan fanlar, havayı her iki eğimli demet boyunca yukarı doğru çeker
-
Paket yönü: Eğimli, genellikle yataydan 30° ila 60°
-
Tipik uygulama: Donmaya karşı koruma için indüklenen çekişin tercih edildiği buhar kondansatörleri
-
Avantajı: A-çerçevesine benzer şekilde ayak izinin azaltılması; yoğuşma suyu alt toplayıcıya gider
Yatay Tekli Paket
-
Yatay olarak monte edilmiş tek düz boru demeti
-
Aşağıdaki fanlar (zorlamalı çekiş) veya üstü (teşvik edilmiş çekiş)
-
Paket yönü: Yatay, 0° eğim
-
Tipik uygulama: Genel proses soğutma, gaz soğutma, hidrokarbon yoğunlaştırma
-
Avantajı: En basit yapı; en kolay paket değiştirme ve bakım erişimi
Paket Yapısı – Temel Bileşenler
Tüpler
Tüp Levhalar
Başlık Kutuları (Giriş / Çıkış Manifoldları)
Başlık kutusu yapısı:
-
Dikdörtgen veya yuvarlak kesit
-
ASME B16.5 veya B16.47'ye göre flanşlı bağlantılar
-
Tek, iki veya dört boru tarafı geçişi için geçiş bölmeleri
-
Alçak ve yüksek noktalardaki drenaj ve havalandırma bağlantıları
Yan Çerçeveler ve Kaldırma Pabuçları
-
Yapısal çerçeve: Çelik kanal veya I-kiriş
-
Kaldırma pabuçları: Yan çerçevelere veya boru levhalarına kaynaklanmıştır, 2x paket ağırlığına göre derecelendirilmiştir
-
Destek noktaları boru sarkmasını en aza indirecek ve demet uzunluğu boyunca ±3 mm dahilinde düzlüğü koruyacak şekilde konumlandırılmıştır
Kanat Tipleri – Sıcaklığa ve Ortama Göre Seçim
Fin Geometrisi (Tipik)
Yüzgeç Bağ Direnci
Germe sarılı kanatçık türleri için (L-ayak, KL-ayak, LL-ayak), kanatçık ve boru arasındaki mekanik bağ, termal temas direnci sağlar:
-
120°C'nin üzerindeki boru tarafı sıcaklıklarında, yeni demetler için genellikle 2.000 – 5.000 W/m²·K'lik bir bağ iletkenlik değeri uygulanır.
-
Hizmet içi demetler, termal döngü nedeniyle bağ iletkenliğini azaltmış olabilir. Çalışma sıcaklığına ve bağ tipine bağlı olarak tasarıma genellikle %3 – %30 oranında ek yüzey alanı dahil edilir.
-
Ekstrüzyonlu ve yüksek frekans kaynaklı kanatçıkların yapışma direnci yoktur, çünkü kanatçık yekpare veya metalurjik olarak bağlanmıştır.
Hava Tarafı Termal ve Hidrolik Parametreler
Malzeme Seçimi – Tüpler, Tüp Sayfaları ve Başlıklar
Tüp Malzemeleri
Tüp Sayfası ve Başlık Malzemeleri
-
Aşındırıcı olmayan boru tarafı servisi için karbon çeliği SA-516 Gr.70
-
Yüksek basınçta aşındırıcı servis için karbon çeliği üzerine paslanmaz kaplama; ASME VIII-1 UW-13'e göre kaplama kalınlığı minimum 3 mm
-
Tamamen aşındırıcı servis için sağlam paslanmaz 304L / 316L
-
Ağır klorür hizmeti veya açık deniz görevi için katı dubleks veya titanyum
Cıvatalanmış veya kaynaklı bağlantılarda galvanik korozyonu önlemek için başlık kutusu malzemesi tipik olarak boru levha malzemesiyle eşleştirilir. Korozif hizmetteki karbon çeliği başlıklar için API 661'e göre iç kaplama (epoksi veya fenolik) uygulanır.
Üretim Süreci – Temel Kontroller
Boru Sac Delme
-
Matkap ucu boyutu ISO 286'ya göre H11 toleransına göre kontrol edilir
-
Delik yüzeyi: Genişletilmiş bağlantılar için Ra ≤ 1,6 μm; Kaynaklı bağlantılar için Ra ≤ 3,2 μm
-
Çizimden bağ sapması ≤ ±0,2 mm
-
Boruyu yerleştirmeden önce tüm deliklerin çapakları alınmış ve temizlenmiştir
Tüp Genişletme
-
Hidrolik genleşme basıncı: 160 – 220 MPa; tutma süresi 5 – 8 saniye
-
Genişleme derinliği: Boru tabakasına minimum 1,5 × boru dış çapı veya 2 × boru duvar kalınlığı
-
Genişleme sonrası ölçüm kontrolü: Tüplerin %100'ü, tüp iç çapından 0,5 mm daha küçük bir ölçüm bilyasını kabul eder
-
Çekme mukavemeti doğrulaması: Paket başına ilk ürün testi, karbon çeliği için ≥ 20 MPa ve paslanmaz çelik için ≥ 25 MPa hedefi
Borudan Boruya Kaynak (Belirtilmişse)
-
GTAW (TIG) işlemi, otomatik veya manuel
-
Sızdırmazlık kaynağı için fileto bacak yüksekliği 1,5 – 2,0 mm
-
Boru duvarına tam nüfuziyetli kaynak kökü nüfuzu ≥ 0,5 mm
-
ASME VIII-1 UW-51'e göre %100 sıvı penetrant testi
-
ASME Bölüm IX'a göre nitelikli kaynak prosedürü
Başlık Kutusu İmalatı
-
ASME B16.5 veya B16.47 flanşlı bağlantılara sahip kaynaklı çelik yapı
-
Başlık boyutları tüp levha delik düzeniyle eşleşti
-
Başlık iç kısmına kaynaklanmış geçiş bölmeleri, başlık malzemesiyle eşleşen malzeme ve kaynak prosedürü
-
Drenaj ve havalandırma bağlantıları: NPT dişli veya soket kaynaklı bağlantı parçaları
Paket Montajı ve Kaldırma
-
Boru levhalarına yerleştirilen ve genişletilen veya kaynaklanmış borular
-
Belirtilen aralıklara monte edilmiş saptırma plakaları veya tüp destekleri
-
Yan çerçeveler ve kaldırma pabuçları takılı
-
Belirtilmişse 1,1 × paket ağırlığıyla gerçekleştirilen kaldırma testi
Paket Başına Denetim ve Test
Boyutsal Muayene
Tahribatsız Muayene
Hidrostatik Test (Tüp Tarafı)
-
Test basıncı: ASME VIII-1 UG-99'a göre 1,3 × tasarım basıncı
-
Test ortamı: Korozyon önleyicili temiz su; paslanmaz çelik için klorür ≤ 50 ppm
-
Tutma süresi: ≥ 30 dakika
-
Kabul: Sıfır basınç düşüşü; boru bağlantı noktalarından, başlıklardan veya tapalardan gözle görülür bir sızıntı yok
Pnömatik Sızıntı Testi (Belirtilmişse)
-
Test basıncı: 0,6 MPa hava veya nitrojen
-
Sızıntı tespiti: Tüm bağlantı ve kaynaklara sabun köpüğü uygulaması
-
Kabul: Kabarcık yok; sızıntı oranı ≤ 1×10⁻⁵ Pa·m³/s
Uygulama Profilleri – Hizmet Türüne Göre
Kompresör Ara Soğutucusu ve Son Soğutucusu
-
Boru tarafı sıvısı: Basınçlı hava veya doğal gaz
-
Boru tarafı sıcaklığı: Giriş 120°C – 180°C, çıkış 40°C – 60°C
-
Tüp tarafı basıncı: 0,5 – 10,0 MPa
-
Boru malzemesi: Hava için karbon çeliği; CO₂ veya su içeren doğal gaz için 304L
-
Kanat tipi: Eğer boru tarafı sıcaklığı ≤ 150°C ise L-ayak; KL-ayak eğer 150°C – 180°C
-
Kanat geometrisi: OD 25,4 mm × 2,0 mm duvar; kanat yüksekliği 12,5 mm; 10 FPI
-
Paket satırları: 4 – 6
-
Havanın yüz hızı: 2,5 – 3,5 m/s
-
Hava tarafı basınç düşüşü: ≤ 200 Pa
Rafineri Havai Kondenser
-
Boru tarafı sıvısı: Buharlı hidrokarbon buharı
-
Boru tarafı sıcaklığı: Giriş 100°C – 150°C yoğuşmalı, çıkış 40°C – 60°C
-
Tüp tarafı basıncı: 0,1 – 0,5 MPa
-
Boru malzemesi: Aşındırıcı olmayan hizmet için karbon çeliği; Ekşi servis için 316L
-
Kanat tipi: Standart servis için L ayak veya KL ayak; H₂S hizmeti için 316L tüp ile kalıptan çekilmiş
-
Kanat geometrisi: Dış Çap 25,4 mm × 2,0 mm; kanat yüksekliği 12,5 mm; 10 FPI
-
Paket satırları: 4
-
Özel özellik: Sıvı drenajı için paket çıkış başlığına doğru 1:50 eğimlidir
Dehidrasyon veya Sıkıştırma Sonrası Doğal Gaz Soğutucusu
-
Boru tarafı sıvısı: Arıtılmış doğal gaz
-
Boru tarafı sıcaklığı: Giriş 60°C – 100°C, çıkış 30°C – 45°C
-
Tüp tarafı basıncı: 4,0 – 10,0 MPa
-
Boru malzemesi: 316L veya klorür mevcutsa Dubleks 2205
-
Kanat tipi: Açık deniz ve kıyı korozyonuna karşı koruma için dış kısmı alüminyum 1100 ile ekstrüde edilmiştir
-
Kanat geometrisi: Dış Çap 19,05 mm × 2,0 mm; kanat yüksekliği 12,5 mm; 10 FPI
-
Paket satırları: 2 – 3
-
Havanın yüz hızı: 2,0 – 2,5 m/s
-
Hava tarafı basınç düşüşü: ≤ 150 Pa
Enerji Santralleri için Hava Soğutmalı Buhar Kondenseri (ACC)
-
Boru tarafı sıvısı: Buharın vakum altında suya yoğunlaşması
-
Boru tarafı sıcaklığı: Giriş 60°C – 100°C, çıkış 35°C – 45°C
-
Boru tarafı basıncı: Vakum, 10 – 50 kPa mutlak
-
Boru malzemesi: Karbon çeliği galvanizli veya kaplamalı; buhar amonyak veya klorür içeriyorsa paslanmaz çelik
-
Kanat tipi: Metalurjik bağla kaynaklı yüksek frekanslı; sıcak daldırma galvanizli karbon çelik kanatçıklar
-
Boru geometrisi: Plaka kanatlı veya helisel kaynaklı kanatlı eliptik veya düz-oval borular
-
Paket yönü: A-çerçeve veya V-çerçeve, yataya 60° eğimli
-
Hava akışı: Uyarılmış taslak
-
Özel özellik: Demetler, yoğuşma suyu toplama başlığına doğru 1:80 eğimlidir; 0°C'nin altında kışın çalıştırma için buhar izleme veya elektrikli ısıtma yoluyla donmaya karşı koruma
Temizlik ve Bakım
Toz, polen veya kimyasal birikintilerden kaynaklanan hava tarafı kirlenmesi, basınç düşüşünü artırır ve ısı transferini azaltır. Aşağıdaki durumlarda temizlik yapılması önerilir:
-
Hava tarafı basınç düşüşü, tasarım basınç düşüşünü %30 oranında aşıyor
-
Hava tarafı basınç düşüşü artışı, hangisi önce meydana gelirse, çalışma başlangıcının üzerinde 50 Pa'ya ulaşır
Temizleme yöntemleri:
-
Suyla yıkama: Suda çözünebilen tortular için düşük basınçlı sprey ≤ 1,0 MPa
-
Hava üfleme: Kuru gevşek toz için basınçlı hava ≤ 0,6 MPa
-
Kimyasal temizlik: Alüminyum kanatlar için onaylanmış alkalin veya asit bazlı deterjan; yüksek alkali solüsyonlardan kaçının
Sabit bir demet halinde boru tarafının temizlenmesi mekanik olarak mümkün değildir. Kimyasal temizlik veya çevrimiçi pigleme gereklidir.
Gönderi Başına Dokümantasyon
-
Borular, kanatçıklar, boru levhaları, başlıklar ve yapısal çelik için EN 10204 3.1 veya 3.2'ye göre malzeme testi sertifikaları
-
API 661 tamamlanmış veri sayfası veya ISO 13706 veri sayfası
-
Varsa TEMA veri sayfası
-
Varsa ASME U-damgası veri raporu
-
Paket uzunluğu, boru levha deliği düzeni, kanat geometrisi ve boru dış çapını içeren boyutsal inceleme raporu
-
Sargı gerilimi, ekstrüzyon basıncı ve kaynak akımı dahil kanat takma işlemi parametreleri
-
Basınç grafiği kaydıyla hidrostatik test raporu
-
Yapılmışsa pnömatik sızıntı testi raporu
-
Gerçekleştirildiği şekliyle PT, UT ve RT için NDE raporları
-
Borudan boruya ve başlık kaynaklarına yönelik kaynak prosedürü spesifikasyonu ve prosedür yeterlilik kaydı
-
Boru sayımı, geçiş konfigürasyonu, başlık boyutları ve kaldırma pabucu konumlarını içeren boru demeti uygulama çizimi
-
Kalınlık doğrulama raporuyla boyama ve kaplama spesifikasyonu
Seçim Kontrol Listesi – Hava Soğutucu Boru Paketi
-
ACHE tipi: Zorlanmış çekim, uyarılmış çekim, A-kare, V-kare veya yatay
-
Paket yönü: Yatay veya açılı eğimli
-
Boru malzemesi ve boyutu (Dış çap ve duvar kalınlığı)
-
Kanat tipi: L ayak, KL, LL, ekstrüzyonlu, yüksek frekans kaynaklı veya çıplak
-
Kanat malzemesi ve geometrisi (yükseklik, eğim veya FPI, kalınlık)
-
Boru tarafı tasarım basıncı ve sıcaklığı
-
Aşındırıcılık, klorürler ve H₂S içeren boru tarafı sıvı bileşimi
-
Boru tarafında izin verilen basınç düşüşü
-
Yaz tasarımı için hava giriş sıcaklığı
-
Havanın alın hızı veya toplam hava akışı
-
Hava tarafında izin verilen basınç düşüşü, tipik olarak 100 – 300 Pa
-
Başlık tipi: Fiş, kapak plakası veya boru manifoldu
-
Boru tarafı geçiş sayısı: Tek, iki veya dört
-
Mevcut veya yeni bölmeye göre tüp sayısı ve düzeni
-
Kaplama, galvanizleme veya özel kanatçık ve boru malzemeleri dahil korozyondan korunma gereksinimleri
-
Buhar izleme, elektrikli ısıtma veya devridaim dahil ACC hizmeti için donmaya karşı koruma
-
Maksimum ağırlık ve boyutlar dahil kaldırma ve taşıma kısıtlamaları
-
Geçerli standartlar: API 661, ISO 13706, TEMA veya müşteri spesifikasyonu
Tasarım Sınırlama Bildirimi – Hava Soğutucu Boru Paketi
Hava soğutucu boru demeti aşağıdaki sınırlamalara tabidir:
-
Yalnızca belirtilen boru tarafı basıncı ve sıcaklığı için tasarlanmıştır. Bu sınırların dışındaki işlemler tasarımı geçersiz kılar.
-
Hava tarafı performansı ortam hava sıcaklığına ve kirlenmeye bağlıdır. Ortam sıcaklığı arttıkça soğutma kapasitesi azalır.
-
Sabit bir demet halinde boru tarafının temizlenmesi mekanik olarak mümkün değildir. Kirlenme hizmetleri için kimyasal temizlik veya çevrimiçi pigleme gereklidir.
-
Hava tarafı kirlenmesi basınç düşüşünü arttırır ve ısı transferini azaltır. Düzenli temizlik programlarına uyulmalıdır.
-
Donma koşullarındaki yoğuşma hizmetleri için eğim, drenaj ve ısıtma yoluyla donmaya karşı koruma sağlanmalıdır.
-
Maksimum kanat ucu sıcaklığı malzemeye özgü sınırları aşmamalıdır: L-ayak ≤ 150°C, ekstrüzyon ≤ 230°C, yüksek frekans kaynaklı ≤ 450°C.
-
Yılda 500 döngünün üzerindeki termal çevrim hizmeti için L-ayak, KL-ayak ve LL-ayak gibi gerilim sarılı kanatçık türleri önerilmez. Ekstrüde edilmiş veya yüksek frekans kaynaklı kanatçıklar kullanın.
-
Paket düz bir destek yapısına kurulmalıdır. Aşırı yanlış hizalama, tüp tabakasının bozulmasına ve bağlantı sızıntısına neden olur.
-
10,0 MPa'nın üzerindeki tüp tarafı basıncı veya aşırı vakum için özel başlık ve tüp sayfası tasarımına başvurun.