Thiết kế lắp ráp vỏ và ống trao đổi nhiệt ASME TEMA

Máy trao đổi nhiệt Nhà sản xuất, lắp ráp và thiết kế máy trao đổi nhiệt vỏ và ống theo ASME và TEMA

Máy trao đổi nhiệt vỏ và ống là gì?

Một bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống (STHE) là loại trao đổi nhiệt được sử dụng rộng rãi nhất trong các ứng dụng công nghiệp do độ bền, tính linh hoạt,và khả năng xử lý áp suất và nhiệt độ caoNó bao gồm một vỏ (một bình áp suất lớn) với một bó ống bên trong. Một chất lỏng chảy qua các ống (bề ống), và dòng chảy khác bên ngoài các ống bên trong vỏ (bề vỏ).Nhiệt được chuyển giữa hai chất lỏng thông qua các bức tường ống.

Các STHEs được điều chỉnh bởi hai tiêu chuẩn chính:

1Bộ luật máy hơi và bình áp suất của ASME (BPVC), Phần VIII, Phần 1: Đảm bảo an toàn của bình áp suất.

2. TEMA (Hiệp hội các nhà sản xuất máy trao đổi ống): Định nghĩa thiết kế cơ khí, dung nạp và thực tiễn sản xuất.

Các chi tiết kỹ thuật chính theo ASME và TEMA

1Tiêu chuẩn thiết kế

ASME BPVC Section VIII, Div. 1:

- Bao gồm thiết kế ranh giới áp suất (vỏ, tấm ống, kênh).

- Cần tính toán về độ dày tối thiểu, tăng cường vòi và thử nghiệm thủy tĩnh.

Tiêu chuẩn TEMA (hạng R, C, B):

- Lớp R: Ứng dụng lọc dầu và quy trình nghiêm trọng (áp suất/nhiệt độ cao).

- Lớp C: Dịch vụ thương mại / công nghiệp chung.

- Lớp B: Dịch vụ quy trình hóa học (môi trường ăn mòn).

2. Các thành phần & cấu hình

Thí dụ chỉ định TEMA:

AES:

- A: đầu trước (bọc nắp).

- E: một đường chuyền.

-S: Đầu sau nổi (công cụ kéo qua).

3Thiết kế nhiệt

Công suất nhiệt (Q):Q=U⋅A⋅ΔTLMTD​

-U: Tổng hệ số chuyển nhiệt (W/m2·K).

- A.: Vùng chuyển nhiệt (đường ống OD × chiều dài × số ống).

-ΔTLMTD​: Sự khác biệt nhiệt độ trung bình log (được điều chỉnh cho sự sắp xếp dòng chảy).

Phương pháp quy trình:

- Phản dòng: hiệu quả nhiệt cao nhất.

Dòng chảy song song: đơn giản hơn nhưng hiệu quả thấp hơn.

- Dòng chảy ngang: Thường xảy ra trong tụ.

Phương pháp hiệu quả-NTU:
- Sử dụng cho các sắp xếp dòng chảy phức tạp hoặc tính chất chất lỏng biến đổi.

4Thiết kế cơ khí

Chiều độ vỏ và ống:

-Shell ID: Định nghĩa bởi bố cục khối ống (thứ giác, vuông, vuông xoay).

- Tube pitch: Ít nhất 1,25 × ống OD (để cho phép làm sạch).

Thiết kế Baffle:

- Baffle phân đoạn (20 ∼ 50% cắt) với khoảng cách cho mỗi TEMA (min 1/5 ID vỏ hoặc 2 ").

- Không có ống trong cửa sổ (NTIW): loại bỏ các vùng chết.

Giảm áp suất:

- Mặt vỏ: tối ưu hóa thông qua khoảng cách / cắt.

- Bên ống: Phương thức của vận tốc chất lỏng và chiều dài ống.

5. Chọn vật liệu

6. ASME Compliance & Testing

Xét nghiệm thủy tĩnh:

-1,5 × áp suất thiết kế (ASME VIII-1 UG-99).

- Kiểm tra cả hai bên vỏ và ống riêng biệt.

Thử nghiệm khí:

-1.1 × áp suất thiết kế (nếu thử nghiệm thủy tĩnh là không thực tế).

Yêu cầu NDT:

- RT (kiểm tra phóng xạ) cho hàn.

-PT (thâm nhập thuốc nhuộm) hoặc MT (phân tử từ tính) cho các vết nứt bề mặt.

7Ứng dụng chung

Dầu & Khí: Máy sưởi, máy làm mát, máy ngưng tụ.

Các nhà máy điện: Máy ngưng tụ hơi nước, máy sưởi nước.

Ngành công nghiệp hóa học: làm mát lò phản ứng, chưng cất.

HVAC: máy làm mát, sưởi ấm.

Ưu điểm và hạn chế