I. Klasifikasi penukar panas:
Penukar panas selongsong dan tabung dapat dibagi menjadi dua kategori berikut menurut karakteristik struktural.
1. Struktur kaku penukar kalor cangkang dan tabung: penukar kalor ini telah menjadi tipe tabung dan pelat tetap, dan biasanya dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu tabung tunggal dan tabung ganda. Keunggulannya adalah strukturnya sederhana dan ringkas, murah, dan banyak digunakan; kelemahannya adalah tabung tidak dapat dibersihkan secara mekanis.
2. Penukar kalor cangkang dan tabung dengan perangkat kompensasi suhu: dapat membuat bagian yang dipanaskan mengalami ekspansi bebas. Struktur bentuknya dapat dibagi menjadi:
1. Penukar kalor tipe kepala mengambang: Penukar kalor ini dapat mengembang bebas di salah satu ujung pelat tabung, yang disebut "kepala mengambang". Perbedaan suhu antara dinding tabung dan dinding cangkang sangat besar, sehingga ruang antar tabung sering dibersihkan. Namun, strukturnya lebih kompleks, dan biaya pemrosesan serta produksinya lebih tinggi.
2. Penukar kalor tabung berbentuk U: hanya memiliki satu pelat tabung, sehingga tabung dapat bebas memuai dan menyusut saat dipanaskan atau didinginkan. Struktur penukar kalor ini sederhana, tetapi beban kerja pembuatan tekukan lebih besar. Selain itu, karena tabung membutuhkan radius tekukan tertentu, pemanfaatan pelat tabung kurang optimal. Pembersihan mekanis pada tabung sulit dilakukan, sehingga pembongkaran dan penggantian tabung tidak mudah, sehingga fluida yang melewati tabung harus bersih. Penukar kalor ini dapat digunakan untuk perubahan suhu yang besar, suhu tinggi, atau tekanan tinggi.
3. Penukar kalor tipe kotak isian: memiliki dua bentuk. Pertama, terdapat segel pengepakan terpisah pada pelat tabung di ujung setiap tabung untuk memastikan ekspansi dan kontraksi tabung secara bebas. Ketika jumlah tabung dalam penukar kalor sangat sedikit, struktur ini sebelumnya digunakan, tetapi jarak antar tabung lebih besar dan kompleks dibandingkan penukar kalor pada umumnya. Bentuk lainnya adalah struktur terapung dengan salah satu ujung tabung dan cangkang. Segel pengepakan digunakan di seluruh bagian terapung. Strukturnya lebih sederhana, tetapi struktur ini tidak mudah digunakan untuk diameter besar dan tekanan tinggi. Penukar kalor tipe kotak isian saat ini sudah jarang digunakan.
II. Tinjauan kondisi desain:
1. desain penukar panas, pengguna harus menyediakan kondisi desain berikut (parameter proses):
① tabung, program shell tekanan operasi (sebagai salah satu kondisi untuk menentukan apakah peralatan pada kelas, harus disediakan)
② tabung, program cangkang suhu operasi (masuk / keluar)
③ suhu dinding logam (dihitung berdasarkan proses (disediakan oleh pengguna))
④Nama material dan karakteristiknya
⑤Margin korosi
⑥Jumlah program
⑦ luas perpindahan panas
⑧ spesifikasi tabung penukar panas, susunan (segitiga atau persegi)
⑨ pelat lipat atau jumlah pelat pendukung
⑩ bahan dan ketebalan insulasi (untuk menentukan tinggi dudukan pelat nama yang menonjol)
(11) Cat.
Ⅰ. Jika pengguna memiliki persyaratan khusus, pengguna harus memberikan merek, warna
2. Pengguna tidak memiliki persyaratan khusus, desainer sendiri yang memilih
2. Beberapa kondisi desain utama
① Tekanan operasi: sebagai salah satu syarat untuk menentukan apakah peralatan diklasifikasikan, tekanan tersebut harus disediakan.
② karakteristik bahan: jika pengguna tidak memberikan nama bahan harus memberikan tingkat toksisitas bahan.
Karena toksisitas media terkait dengan pemantauan peralatan yang tidak merusak, perlakuan panas, tingkat tempaan untuk peralatan kelas atas, tetapi juga terkait dengan pembagian peralatan:
a, GB150 10.8.2.1 (f) gambar menunjukkan bahwa wadah berisi media yang sangat berbahaya atau media yang sangat berbahaya dengan tingkat toksisitas 100% RT.
b, 10.4.1.3 gambar menunjukkan bahwa wadah yang berisi media yang sangat berbahaya atau sangat berbahaya bagi toksisitas harus diberi perlakuan panas pasca-las (sambungan las baja tahan karat austenitik tidak boleh diberi perlakuan panas)
c. Tempa. Penggunaan toksisitas sedang untuk tempaan ekstrem atau sangat berbahaya harus memenuhi persyaratan Kelas III atau IV.
③ Spesifikasi pipa:
Baja karbon yang umum digunakan φ19×2, φ25×2.5, φ32×3, φ38×5
Baja tahan karat φ19×2, φ25×2, φ32×2.5, φ38×2.5
Susunan tabung penukar kalor: segitiga, segitiga sudut, persegi, persegi sudut.
★ Bila pembersihan mekanis diperlukan di antara tabung penukar panas, susunan persegi harus digunakan.
1. Tekanan desain, suhu desain, koefisien sambungan las
2. Diameter: silinder DN < 400, penggunaan pipa baja.
DN ≥ 400 silinder, menggunakan pelat baja yang digulung.
Pipa baja 16" ------ dengan pengguna untuk membahas penggunaan pelat baja yang digulung.
3. Diagram tata letak:
Berdasarkan area perpindahan panas, spesifikasi tabung perpindahan panas untuk menggambar diagram tata letak guna menentukan jumlah tabung perpindahan panas.
Jika pengguna menyediakan diagram perpipaan, tetapi juga untuk meninjau apakah perpipaan berada dalam lingkaran batas perpipaan.
★Prinsip pemasangan pipa:
(1) pada batas lingkaran perpipaan harus penuh pipa.
② jumlah pipa multi-stroke harus mencoba menyamakan jumlah stroke.
③ Tabung penukar panas harus diatur secara simetris.
4. Bahan
Ketika pelat tabung memiliki bahu cembung dan terhubung dengan silinder (atau kepala), penempaan harus digunakan. Karena penggunaan struktur seperti itu, pelat tabung umumnya digunakan untuk kondisi bertekanan tinggi, mudah terbakar, meledak, dan beracun untuk kondisi ekstrem dan sangat berbahaya. Semakin tinggi persyaratan untuk pelat tabung, semakin tebal pelat tabung. Untuk mencegah bahu cembung menghasilkan terak dan delaminasi, serta memperbaiki kondisi tegangan serat bahu cembung, mengurangi jumlah pemrosesan dan menghemat material, bahu cembung dan pelat tabung langsung ditempa dari keseluruhan proses penempaan untuk memproduksi pelat tabung.
5. Sambungan penukar panas dan pelat tabung
Sambungan pipa-ke-pelat pipa merupakan bagian penting dari struktur penukar kalor selongsong dan tabung. Sambungan ini tidak hanya menangani beban kerja, tetapi juga harus memastikan bahwa media bebas dari kebocoran dan mampu menahan tekanan medium.
Sambungan pipa dan pelat pipa terutama terdiri dari tiga cara berikut: a ekspansi; b pengelasan; c pengelasan ekspansi
Ekspansi pada cangkang dan tabung antara kebocoran media tidak akan menimbulkan akibat buruk dari situasi tersebut, terutama untuk material yang kemampuan lasnya buruk (seperti tabung penukar panas baja karbon) dan beban kerja pabrik manufaktur terlalu besar.
Karena adanya pemuaian pada ujung tabung saat pengelasan deformasi plastik, terdapat tegangan sisa. Seiring dengan naiknya suhu, tegangan sisa tersebut berangsur-angsur menghilang. Dengan demikian, fungsi penyegelan dan pengikatan pada ujung tabung berkurang. Strukturnya pun mengembang dengan batasan tekanan dan suhu. Umumnya, tekanan desain ≤ 4Mpa dan suhu desain ≤ 300 derajat. Selama pengoperasian, tidak ada getaran keras, tidak ada perubahan suhu yang berlebihan, dan tidak ada korosi tegangan yang signifikan.
Sambungan las memiliki keunggulan produksi yang sederhana, efisiensi tinggi, dan keandalan sambungan. Melalui pengelasan, sambungan pipa ke pelat pipa memiliki peran yang lebih baik dalam meningkatkan sambungan; dan juga dapat mengurangi kebutuhan pemrosesan lubang pipa, menghemat waktu pemrosesan, memudahkan perawatan, dan berbagai keunggulan lainnya. Hal ini sebaiknya menjadi prioritas.
Selain itu, ketika toksisitas medium sangat tinggi, medium dan atmosfer yang tercampur mudah meledak. Medium tersebut bersifat radioaktif atau tercampurnya material di dalam dan di luar pipa akan berdampak buruk. Untuk memastikan sambungan tertutup rapat, metode pengelasan juga sering digunakan. Meskipun metode pengelasan memiliki banyak keuntungan, metode ini tidak dapat sepenuhnya menghindari "korosi celah" dan korosi tegangan pada titik las. Selain itu, dinding pipa yang tipis dan pelat pipa yang tebal sulit untuk mendapatkan sambungan las yang andal.
Metode pengelasan dapat menggunakan suhu yang lebih tinggi daripada metode ekspansi, tetapi di bawah pengaruh tegangan siklik suhu tinggi, hasil las sangat rentan terhadap retak lelah, celah tabung dan lubang tabung, dan kerusakan sambungan yang lebih cepat jika terkena media korosif. Oleh karena itu, sambungan las dan ekspansi digunakan secara bersamaan. Hal ini tidak hanya meningkatkan ketahanan lelah sambungan, tetapi juga mengurangi kecenderungan korosi celah, sehingga masa pakainya jauh lebih lama dibandingkan dengan pengelasan saja.
Tidak ada standar yang seragam untuk penerapan sambungan las dan sambungan ekspansi. Biasanya, pada suhu yang tidak terlalu tinggi tetapi tekanannya sangat tinggi atau medianya sangat mudah bocor, las ekspansi dan penyegelan yang kuat digunakan (las penyegelan hanya untuk mencegah kebocoran dan penerapan las, dan tidak menjamin kekuatannya).
Ketika tekanan dan temperatur sangat tinggi, pengelasan kekuatan dan ekspansi pasta digunakan (pengelasan kekuatan dilakukan meskipun lasannya rapat, tetapi juga untuk memastikan sambungan memiliki kekuatan tarik yang besar. Biasanya, kekuatan las sama dengan kekuatan pipa di bawah beban aksial saat pengelasan). Ekspansi terutama bertujuan untuk menghilangkan korosi celah dan meningkatkan ketahanan lelah las. Dimensi struktural spesifik standar (GB/T151) telah ditetapkan, tetapi tidak akan dibahas lebih lanjut di sini.
Untuk persyaratan kekasaran permukaan lubang pipa:
a, ketika sambungan las pipa penukar panas dan pelat pipa, nilai kekasaran permukaan pipa Ra tidak lebih besar dari 35uM.
b, sambungan ekspansi pelat tabung dan tabung penukar panas tunggal, nilai kekasaran permukaan lubang tabung Ra tidak lebih besar dari sambungan ekspansi 12,5uM, permukaan lubang tabung tidak boleh mempengaruhi kekencangan ekspansi cacat, seperti melalui goresan longitudinal atau spiral.
III. Perhitungan desain
1. Perhitungan ketebalan dinding cangkang (termasuk bagian pendek kotak pipa, kepala, perhitungan ketebalan dinding silinder program cangkang) pipa, ketebalan dinding silinder program cangkang harus memenuhi ketebalan dinding minimum dalam GB151, untuk baja karbon dan baja paduan rendah ketebalan dinding minimum sesuai dengan margin korosi C2 = 1 mm pertimbangan untuk kasus C2 lebih besar dari 1 mm, ketebalan dinding minimum cangkang harus ditingkatkan sebagaimana mestinya.
2. Perhitungan tulangan lubang terbuka
Untuk cangkang yang menggunakan sistem tabung baja, disarankan untuk menggunakan seluruh tulangan (menambah ketebalan dinding silinder atau menggunakan tabung berdinding tebal); untuk kotak tabung yang lebih tebal pada lubang besar perlu mempertimbangkan keekonomisan secara keseluruhan.
Tidak ada penguatan lain yang harus memenuhi persyaratan beberapa poin:
① tekanan desain ≤ 2.5Mpa;
② Jarak pusat antara dua lubang yang berdekatan harus tidak kurang dari dua kali jumlah diameter kedua lubang;
③ Diameter nominal penerima ≤ 89mm;
④ mengambil alih ketebalan dinding minimum harus sesuai dengan persyaratan Tabel 8-1 (mengambil alih margin korosi 1mm).
3. Flensa
Flensa peralatan yang menggunakan flensa standar harus memperhatikan kecocokan flensa dan gasket, serta kecocokan pengencang. Jika tidak, flensa harus dihitung. Misalnya, flensa las datar tipe A pada standar dengan gasket yang sesuai untuk gasket lunak non-logam; saat menggunakan gasket lilitan, flensa harus dihitung ulang.
4. Pelat pipa
Perlu memperhatikan hal-hal berikut ini:
① suhu desain pelat tabung: Menurut ketentuan GB150 dan GB/T151, harus diambil tidak kurang dari suhu logam komponen, tetapi dalam perhitungan pelat tabung tidak dapat menjamin bahwa peran media proses cangkang tabung, dan suhu logam pelat tabung sulit dihitung, umumnya diambil pada sisi yang lebih tinggi dari suhu desain untuk suhu desain pelat tabung.
② penukar panas multi-tabung: dalam kisaran area perpipaan, karena kebutuhan untuk menyiapkan alur pengatur jarak dan struktur batang pengikat dan gagal didukung oleh area penukar panas Iklan: rumus GB/T151.
③Ketebalan pelat tabung yang efektif
Ketebalan efektif pelat tabung mengacu pada pemisahan rentang pipa bagian bawah ketebalan alur sekat pelat tabung dikurangi jumlah dua hal berikut
a, batas korosi pipa melebihi kedalaman alur partisi rentang pipa
b, margin korosi program cangkang dan pelat tabung di sisi program cangkang struktur kedalaman alur dua pabrik terbesar
5. Set sambungan ekspansi
Pada penukar kalor tabung dan pelat tetap, terdapat perbedaan suhu antara fluida di dalam tabung dan fluida di dalam tabung, serta sambungan tetap antara penukar kalor dan pelat cangkang dan tabung. Selama penggunaan, terdapat perbedaan ekspansi cangkang dan tabung, yang mengakibatkan beban aksial pada cangkang dan tabung. Untuk mencegah kerusakan cangkang dan penukar kalor, destabilisasi penukar kalor, dan terlepasnya tabung penukar kalor dari pelat tabung, sambungan ekspansi harus dipasang untuk mengurangi beban aksial cangkang dan penukar kalor.
Umumnya pada cangkang dan dinding penukar panas terdapat perbedaan suhu yang besar, perlu mempertimbangkan pengaturan sambungan ekspansi, pada perhitungan pelat tabung, berdasarkan perbedaan suhu antara berbagai kondisi umum dihitung σt, σc, q, jika salah satu tidak memenuhi syarat, maka perlu menambah sambungan ekspansi.
σt - tegangan aksial tabung penukar panas
σc - tegangan aksial silinder proses cangkang
q--Sambungan tabung penukar panas dan pelat tabung gaya tarik
IV. Desain Struktural
1. Kotak pipa
(1) Panjang kotak pipa
a. Kedalaman dalam minimum
① untuk pembukaan jalur pipa tunggal kotak tabung, kedalaman minimum di bagian tengah bukaan tidak boleh kurang dari 1/3 diameter dalam penerima;
② Kedalaman bagian dalam dan luar jalur pipa harus memastikan bahwa area sirkulasi minimum antara kedua jalur tidak kurang dari 1,3 kali area sirkulasi tabung penukar panas per jalur;
b, kedalaman dalam maksimum
Pertimbangkan apakah nyaman untuk mengelas dan membersihkan bagian dalam, terutama untuk diameter nominal penukar panas multi-tabung yang lebih kecil.
(2) Partisi program terpisah
Ketebalan dan pengaturan partisi menurut Tabel 6 GB151 dan Gambar 15, untuk ketebalan partisi lebih dari 10 mm, permukaan penyegelan harus dipangkas hingga 10 mm; untuk penukar panas tabung, partisi harus dipasang pada lubang sobek (lubang pembuangan), diameter lubang pembuangan umumnya 6 mm.
2. Bundel cangkang dan tabung
①Tingkat bundel tabung
Bundel pipa tingkat I dan II hanya untuk baja karbon dan baja paduan rendah standar domestik, tetapi masih ada "tingkat tinggi" dan "tingkat biasa" yang dikembangkan. Setelah pipa penukar panas domestik dapat digunakan, bundel pipa baja "tinggi", baja karbon, dan baja paduan rendah tidak perlu dibagi menjadi tingkat I dan II!
Perbedaan antara berkas tabung Ⅰ dan Ⅱ terutama terletak pada diameter luar tabung penukar panas, deviasi ketebalan dinding yang berbeda, ukuran lubang dan deviasi yang bersesuaian juga berbeda.
Bundel tabung kelas Ⅰ dengan persyaratan presisi yang lebih tinggi, untuk tabung penukar panas baja tahan karat, hanya bundel tabung Ⅰ; untuk tabung penukar panas baja karbon yang umum digunakan
2 Pelat tabung
a, deviasi ukuran lubang tabung
Perhatikan perbedaan antara bundel tabung level Ⅰ, Ⅱ
b, alur partisi program
Kedalaman slot Ⅰ umumnya tidak kurang dari 4mm
Lebar slot partisi sub-program ke-Ⅱ: baja karbon 12mm; baja tahan karat 11mm
Sudut slot partisi rentang menit ke-Ⅲ umumnya dibuat 45 derajat, lebar talang b kira-kira sama dengan radius R dari sudut paking rentang menit.
③Pelat lipat
a. Ukuran lubang pipa: dibedakan berdasarkan tingkat bundel
b, tinggi takik pelat lipat busur
Tinggi takik harus sedemikian rupa sehingga fluida melalui celah dengan laju aliran melintasi berkas tabung sama dengan tinggi takik umumnya diambil 0,20-0,45 kali diameter dalam sudut membulat, takik umumnya dipotong pada baris pipa di bawah garis tengah atau dipotong pada dua baris lubang pipa di antara jembatan kecil (untuk memudahkan pemakaian pipa).
c. Orientasi takik
Cairan bersih satu arah, pengaturan takik naik dan turun;
Gas yang mengandung sejumlah kecil cairan, buat takik ke atas menuju bagian terendah pelat lipat untuk membuka saluran cairan;
Cairan yang mengandung sedikit gas, buat takik ke arah bagian tertinggi pelat lipat untuk membuka lubang ventilasi
Koeksistensi gas-cair atau cairan mengandung bahan padat, pengaturan takik kiri dan kanan, dan membuka port cairan di tempat terendah
d. Ketebalan minimum pelat lipat; bentang maksimum yang tidak didukung
e. Pelat lipat pada kedua ujung bundel tabung sedekat mungkin dengan penerima saluran masuk dan keluar cangkang.
④Batang pengikat
a, diameter dan jumlah tie rod
Diameter dan jumlah sesuai dengan Tabel 6-32, 6-33 pemilihan, untuk memastikan bahwa lebih besar dari atau sama dengan luas penampang tie rod yang diberikan dalam Tabel 6-33 di bawah premis diameter dan jumlah tie rod dapat diubah, tetapi diameternya tidak boleh kurang dari 10mm, jumlah tidak kurang dari empat
b, tie rod harus diatur secara seragam mungkin di tepi luar bundel tabung, untuk penukar panas berdiameter besar, di area pipa atau di dekat celah pelat lipat harus diatur dalam jumlah tie rod yang sesuai, setiap pelat lipat harus tidak kurang dari 3 titik pendukung
c. Mur tie rod, beberapa pengguna memerlukan pengelasan mur dan pelat lipat berikut ini
⑤ Pelat anti-siram
a. Pemasangan pelat anti-flush bertujuan untuk mengurangi distribusi fluida yang tidak merata dan erosi pada ujung tabung penukar panas.
b. Metode pemasangan pelat anti-cuci
Sejauh mungkin dipasang di tabung pitch tetap atau di dekat pelat tabung pelat lipat pertama, ketika saluran masuk cangkang terletak di batang tidak tetap di sisi pelat tabung, pelat anti-acak dapat dilas ke badan silinder.
(6) Pemasangan sambungan ekspansi
a. Terletak di antara dua sisi pelat lipat
Untuk mengurangi hambatan fluida pada sambungan ekspansi, jika diperlukan, pada sambungan ekspansi di bagian dalam tabung liner, tabung liner harus dilas ke cangkang searah aliran fluida, untuk penukar panas vertikal, ketika arah aliran fluida ke atas, harus diatur di ujung bawah lubang pembuangan tabung liner.
b. Sambungan ekspansi perangkat pelindung untuk mencegah peralatan dalam proses transportasi atau penggunaan menarik yang buruk
(vii) sambungan antara pelat tabung dan cangkang
a. Ekstensi berfungsi ganda sebagai flensa
b. Pelat pipa tanpa flens (GB151 Lampiran G)
3. Flensa pipa:
① desain suhu lebih besar dari atau sama dengan 300 derajat, harus digunakan flensa pantat.
② untuk penukar panas tidak dapat digunakan untuk mengambil alih antarmuka untuk menyerah dan mengeluarkan, harus diatur dalam tabung, titik tertinggi dari jalur cangkang pendarahan, titik terendah dari port pembuangan, diameter nominal minimum 20mm.
③ Penukar panas vertikal dapat diatur pada port luapan.
4. Dukungan: spesies GB151 sesuai ketentuan Pasal 5.20.
5. Aksesoris lainnya
① Lug pengangkat
Kualitas lebih besar dari 30Kg kotak resmi dan penutup kotak pipa harus dipasang lug.
② kawat atas
Untuk memudahkan pembongkaran kotak pipa, penutup kotak pipa, harus diatur dalam papan resmi, kawat atas penutup kotak pipa.
V. Manufaktur, persyaratan inspeksi
1. Pelat pipa
① sambungan ujung pelat tabung yang disambung untuk pemeriksaan sinar 100% atau UT, tingkat kualifikasi: RT: Ⅱ UT: Ⅰ tingkat;
② Selain baja tahan karat, pelat pipa yang disambung diberi perlakuan panas pelepas tegangan;
③ Deviasi lebar jembatan lubang pelat tabung: sesuai dengan rumus untuk menghitung lebar jembatan lubang: B = (S - d) - D1
Lebar minimum jembatan lubang: B = 1/2 (S - d) + C;
2. Perlakuan panas kotak tabung:
Baja karbon, baja paduan rendah yang dilas dengan partisi rentang terpisah dari kotak pipa, serta kotak pipa bukaan lateral lebih dari 1/3 diameter dalam kotak pipa silinder, dalam penerapan pengelasan untuk menghilangkan tegangan perlakuan panas, flensa dan permukaan penyegelan partisi harus diproses setelah perlakuan panas.
3. Uji tekanan
Ketika tekanan desain proses shell lebih rendah dari tekanan proses tabung, untuk memeriksa kualitas sambungan tabung penukar panas dan pelat tabung
① Tingkatkan tekanan uji pada program cangkang dengan program pipa yang sesuai dengan uji hidraulik untuk memeriksa kebocoran pada sambungan pipa. (Namun, perlu dipastikan bahwa tegangan film primer cangkang selama uji hidraulik adalah ≤0,9ReLΦ)
② Bila cara di atas tidak tepat, cangkang dapat dilakukan uji hidrostatik sesuai tekanan awal setelah lewat, kemudian cangkang dilakukan uji kebocoran amonia atau uji kebocoran halogen.
VI. Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada grafik
1. Tunjukkan tingkat bundel tabung
2. Tabung penukar panas harus ditulis nomor pelabelannya
3. Kontur pipa pelat tabung di luar garis padat tebal tertutup
4. Gambar perakitan harus diberi label orientasi celah pelat lipat
5. Lubang pembuangan sambungan ekspansi standar, lubang pembuangan pada sambungan pipa, sumbat pipa harus keluar dari gambar
Waktu posting: 11-Okt-2023