Schalen- und Rohrwärmetauscher -- ASME-zertifiziert -- Edelstahl

Rohr-Wärmetauscher | ASME-zertifiziert | Edelstahl

Was ist ein Rohr-Wärmetauscher (STHE)?

Ein Rohr-Wärmetauscher (STHE) ist die am weitesten verbreitete Art von Wärmetauscher in industriellen Anwendungen, da er robust, vielseitig und in der Lage ist, hohen Drücken und Temperaturen standzuhalten. Er besteht aus einem Mantel (einem großen Druckbehälter) mit einem Bündel von Rohren im Inneren. Ein Fluid strömt durch die Rohre (Rohrseite), das andere außerhalb der Rohre innerhalb des Mantels (Mantelseite). Wärme wird zwischen den beiden Fluiden durch die Rohrwandungen übertragen.

STHEs unterliegen zwei wichtigen Standards:

1. ASME Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC), Abschnitt VIII, Division 1: Gewährleistet die Sicherheit von Druckbehältern.

2. TEMA (Tubular Exchanger Manufacturers Association) Standards: Definiert mechanische Konstruktion, Toleranzen und Fertigungspraktiken.

Wichtige technische Details gemäß ASME und TEMA

1. Konstruktionsstandards

ASME BPVC Abschnitt VIII, Div. 1:

- Deckt die Konstruktion der Druckgrenze ab (Mantel, Rohrböden, Kanäle).

- Erfordert Berechnungen für Mindestdicke, Düsenverstärkung und hydrostatische Prüfung.

TEMA Standards (Klassen R, C, B):

- Klasse R: Schwere Raffinerie- und Prozessanwendungen (hohe Drücke/Temperaturen).

- Klasse C: Allgemeine kommerzielle/industrielle Anwendungen.

- Klasse B: Chemische Prozessanwendungen (korrosive Umgebungen).

2. Komponenten & Konfiguration

TEMA-Beispielbezeichnung:

AES:

- A: Frontkopf (verschraubte Abdeckung).

- E: Ein-Pass-Mantel.

- S: Schwimmender Heckkopf (Durchziehbündel).

3. Thermische Auslegung

Wärmeleistung (Q): Q=U⋅A⋅ΔTLMTD​

- U: Gesamtwärmeübergangskoeffizient (W/m²·K).

- A: Wärmeübertragungsfläche (Rohr-AD × Länge × Anzahl der Rohre).

-ΔTLMTD​: Logarithmische mittlere Temperaturdifferenz (korrigiert für die Strömungsanordnung).

Strömungsanordnungen:

- Gegenstrom: Höchster thermischer Wirkungsgrad.

- Gleichstrom: Einfacher, aber geringerer Wirkungsgrad.

- Kreuzstrom: Häufig in Kondensatoren.

Effektivitäts-NTU-Methode:
- Wird für komplexe Strömungsanordnungen oder variable Fluideigenschaften verwendet.

4. Mechanische Auslegung

Mantel- & Rohr-Abmessungen:

- Mantel-ID: Bestimmt durch das Rohrbündel-Layout (dreieckig, quadratisch, rotiertes Quadrat).

- Rohrabstand: Mindestens 1,25 × Rohr-AD (um die Reinigung zu ermöglichen).

Prallblech-Design:

- Segmentale Prallbleche (20–50 % Ausschnitt) mit Abstand gemäß TEMA (min. 1/5 Mantel-ID oder 2").

- No-Tubes-In-Window (NTIW): Eliminiert Totzonen.

Druckabfall:

- Mantelseite: Optimiert über Prallblechabstand/Ausschnitt.

- Rohrseite: Funktion der Fluidgeschwindigkeit und Rohrlänge.

5. Materialauswahl

6. ASME-Konformität & Prüfung

Hydrostatische Prüfung:

- 1,5 × Auslegungsdruck (ASME VIII-1 UG-99).

- Prüfen Sie sowohl die Mantel- als auch die Rohrseiten separat.

Pneumatische Prüfung:

- 1,1 × Auslegungsdruck (wenn die hydrostatische Prüfung unpraktisch ist).

ZfP-Anforderungen:

- RT (Radiographische Prüfung) für Schweißnähte.

- PT (Farbeindringprüfung) oder MT (Magnetpulverprüfung) für Oberflächenrisse.

7. Häufige Anwendungen

Öl & Gas: Vorwärmer, Kühler, Kondensatoren.

Kraftwerke: Dampfkondensatoren, Speisewassererhitzer.

Chemische Industrie: Reaktorkühlung, Destillation.

HLK: Kältemaschinen, Fernwärme.

Vorteile & Einschränkungen