Wärmetauscherhersteller, Montage und Konstruktion von Schal- und Rohrwärmetauscher nach ASME und TEMA
Was ist ein Schalen- und Rohrwärmetauscher (STHE)?
Ein Schalen- und Rohrwärmetauscher (STHE) ist aufgrund seiner Robustheit, Vielseitigkeit,und die Fähigkeit, hohen Druck und Temperaturen zu bewältigenEs besteht aus einer Hülle (einem großen Druckbehälter) mit einem Bündel von Rohren im Inneren. Eine Flüssigkeit fließt durch die Rohre (Rohrseite) und die andere fließt außerhalb der Rohre innerhalb der Hülle (Rohrseite).Wärme wird zwischen den beiden Flüssigkeiten durch die Rohrwände übertragen.
Die STE werden durch zwei Schlüsselstandards geregelt:
1.ASME Kessel- und Druckbehälter-Code (BPVC), Abschnitt VIII, Abschnitt 1: Sicherstellung der Sicherheit von Druckbehältern.
2.TEMA (Tubular Exchanger Manufacturers Association) Standards: Definition von mechanischem Design, Toleranzen und Herstellungsverfahren.
Wesentliche technische Angaben gemäß ASME und TEMA
1.Konstruktionsnormen
ASME BPVC Abschnitt VIII, Abteilung 1:
- deckt die Druckgrenzgestaltung (Schal, Rohrblätter, Kanäle) ab.
- Erfordert Berechnungen für die Mindestdicke, Düsenverstärkung und hydrostatische Prüfung.
TEMA-Normen (Klassen R, C und B):
-Klasse R: Schwere Anwendungen in Raffinerien und Prozessen (hoher Druck/hohe Temperaturen).
- Klasse C: Allgemeine Dienstleistungen im Gewerbe.
-Klasse B: Dienstleistung für chemische Prozesse (korrosive Umgebungen).
2. Komponenten und Konfiguration
| Komponente |
Beschreibung |
| Schale |
Zylindrische Behälter (Kohlenstoffstahl, Edelstahl usw.) nach ASME VIII-1. |
| Schläuche |
Gerade/U-förmige Rohre (OD 5/8" bis 2"), Material, das für Korrosions-/Wärmebeständigkeit ausgewählt wurde. |
| Rohrblatt |
Dichte für Rohre gebohrte Platte; nach ASME VIII-1 konstruiert (Bindungswirksamkeit ≥ 50%). |
| Schleudern |
Segmentierte, spiralförmige oder Stangentyp-Baffler für den direkten Fluss auf der Schaleseite (TEMA-Abstandsregeln). |
| Kanal/Überschrift |
Abnehmbare Abdeckungen (TEMA-Vor-/Hinterkopftypen: A, B, N usw.) |
| mit einer Breite von nicht mehr als 20 mm |
Eintritts-/Ausgangsöffnungen nach ASME B31.3 oder API 660. |
TEMA-Bezeichnung Beispiel:
AES:
-A: Vorderkopf (Schraubdeckel).
-Eine Schusswaffe.
-S: Schwebender Rückkopf (durchziehbares Bündel).
3. Thermische Konstruktion
Wärmebelastung (Q):Q=U⋅A⋅ΔTLMTD- Ich weiß.
- Ich weiß.: Gesamtwärmeübertragungskoeffizient (W/m2·K).
- Ein: Wärmeübertragungsfläche (Rohr OD × Länge × Anzahl der Rohre).
-ΔTLMTD- Ich weiß.: Log Mean Temperaturdifferenz (korrigiert für die Strömungsordnung).
Flow-Arrangements:
- Gegendurchfluss: höchste thermische Effizienz.
- Parallelflow: Einfacher, aber weniger effizient.
- Durchfluss: Häufig in Kondensatoren.
Wirksamkeits-NTU-Methode
- Verwendet für komplexe Durchflussvorrichtungen oder variable Fluid-Eigenschaften.
4Mechanische Konstruktion
Abmessungen der Schale und der Röhre:
- Shell-ID: wird durch das Layout des Rohrbündels (dreieckig, quadratisch, rotiert) bestimmt.
-Rohrspitze: Mindestens 1,25 × Rohr-OD (um die Reinigung zu ermöglichen).
Baffle Design:
- Segmental-Baffler (20% bis 50% geschnitten) mit Abstand pro TEMA (min 1/5 Shell ID oder 2").
- Keine Schläuche im Fenster (NTIW): Eliminiert tote Zonen.
Druckverlust:
- Schalenseite: Optimiert über Baffle-Abstand/Schnitt.
-Rohrseite: Funktion der Flüssigkeitsgeschwindigkeit und der Rohrlänge.
5Auswahl der Materialien
| Komponente |
Gemeinsame Materialien |
ASME/TEMA-Leitlinien |
| Schale |
Kohlenstoffstahl (SA-516), SS 316, Hastelloy |
Korrosionsfreiheit (typisch 3 mm). |
| Schläuche |
SS 304/316, Titan, Cu-Ni, Inkonel |
Kompatibel mit Schalenmaterial, um galvanische Korrosion zu vermeiden. |
| Rohrblatt |
Plattierte Materialien (Kohlenstoffstahl + SS-Schicht) |
ASME VIII-1 für die Anforderungen an die Plattierung. |
| mit einer Breite von nicht mehr als 15 mm |
Spiralgewickelt (SS + Graphit), PTFE |
TEMA-Klasse R/C/B für Temperatur-/Druckgrenzwerte. |
6. ASME-Konformitätsprüfung und -Prüfung
Hydrostatische Prüfung:
-1,5 × Konstruktionsdruck (ASME VIII-1 UG-99).
- Testen Sie beide Seiten separat.
Pneumatische Prüfung:
-1,1 × Konstruktionsdruck (wenn eine hydrostatische Prüfung unpraktisch ist).
Anforderungen an die NDT:
- RT (Radiographische Prüfung) für Schweißvorrichtungen.
- PT (Farbstoff) oder MT (Magnetpartikel) für Oberflächenspalten.
7. Gemeinsame Anwendungen
Öl und Gas: Vorwärmer, Kühlgeräte, Kondensatoren.
Kraftwerke: Dampfkondensatoren, Wasserbereiter.
Chemische Industrie: Kühlung von Reaktoren, Destillation.
Klimaanlagen, Fernwärme.
Vorteile und Grenzen
| Vorteile |
Einschränkungen |
| Hochdruckfähigkeit (ASME-konform). |
Anfällig für Verunreinigungen (Schalenseite). |
| Einfach zu reinigen (abnehmbare Rohrbündel). |
Größerer Fußabdruck gegenüber Plattenwärmetauschern. |
| Anpassbar (TEMA-Konfigurationen). |
Höhere Kosten für exotische Materialien (Titanium). |
