Οι σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας από ανοξείδωτο χάλυβα καθορίζονται από τρεις κύριες διαστάσεις:εξωτερική διάμετρος (OD), πάχος τοιχώματος και μήκος. Κοινές αναφορές εξωτερικής διαμέτρου περιλαμβάνουν 1/2, 5/8, 3/4 και 1 ίντσα, που ισοδυναμούν με 12,70, 15,875, 19,05 και 25,40 mm. Χρησιμοποιούνται επίσης μεγαλύτερες διάμετροι, ανάλογα με τον σχεδιασμό του εξοπλισμού.
Για τους κατασκευαστές εναλλάκτη θερμότητας, τις ομάδες συντήρησης και τους βιομηχανικούς αγοραστές, αυτές οι διαστάσεις επηρεάζουν την εφαρμογή του σωλήνα, την εσωτερική επιφάνεια ροής, την κατασκευή και την επιθεώρηση. Ωστόσο, οι διαστάσεις από μόνες τους δεν ορίζουν μια πλήρη προδιαγραφή. Πρέπει επίσης να προσδιοριστεί ο βαθμός υλικού, το πρότυπο κατασκευής, η βάση πάχους τοιχώματος και οι ανοχές.
Αυτός ο οδηγός εξηγεί πώς να διαβάζετε τις διαστάσεις των σωλήνων εναλλάκτη θερμότητας από ανοξείδωτο χάλυβα, να συγκρίνετε κοινά μεγέθη και να προετοιμάσετε μια πλήρη προδιαγραφή αγοράς για εξοπλισμό τύπου "shell-and-tube". Οι πίνακες παρέχουν διαστασιακές αναφορές αντί για ονομαστικές πιέσεις ή εγγυημένη διαθεσιμότητα αποθέματος.
Μια τυπική διαστασιακή περιγραφή είναι:
19,05 mm OD × 1,65 mm τοίχωμα × 6.000 mm μήκος
Κάθε μέτρηση εξυπηρετεί διαφορετικό σκοπό.
| Διάσταση | Σημασία | Γιατί Είναι Σημαντικό |
|---|---|---|
| Εξωτερική διάμετρος, OD | Διάμετρος κατά μήκος του εξωτερικού του σωλήνα | Εφαρμογή στο φύλλο σωλήνων (tubesheet) και στον διαχωριστή (baffle), διάταξη σωλήνων και εξωτερική επιφάνεια |
| Πάχος τοιχώματος, t | Πάχος του τοιχώματος του σωλήνα | Μηχανικός σχεδιασμός, μέγεθος εσωτερικής οπής και απαιτήσεις κατασκευής |
| Εσωτερική διάμετρος, ID | Διάμετρος της εσωτερικής διόδου ροής | Επιφάνεια ροής ρευστού και πρόσβαση για εργαλεία καθαρισμού |
| Μήκος, L | Μήκος σωλήνα μετρούμενο μεταξύ καθορισμένων σημείων | Διαστάσεις συναρμολόγησης, επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας και χειρισμός |
Για έναν ιδανικό κυκλικό σωλήνα με ομοιόμορφο πάχος τοιχώματος:
ID = OD − 2t
Για παράδειγμα, ένας σωλήνας με OD 19,05 mm και πάχος τοιχώματος 1,65 mm έχει υπολογισμένη εσωτερική διάμετρο:
19,05 − (2 × 1,65) = 15,75 mm
Αυτή είναι μια γεωμετρική διαστασιακή αναφορά. Οι πραγματικές διαστάσεις εσωτερικής οπής εξαρτώνται από την παραδοθείσα OD, τη μεταβολή του τοιχώματος και την οβάλτητα.
Η προδιαγραφή πρέπει επίσης να προσδιορίζει εάν το 1,65 mm σημαίνει ελάχιστο πάχος τοιχώματος, μέσο πάχος τοιχώματος ή ονομαστικό πάχος σύμφωνα με το ισχύον πρότυπο. Αυτές οι περιγραφές καθορίζουν διαφορετικές απαιτήσεις αποδοχής.
Οι ακόλουθες εξωτερικές διάμετροι βασισμένες σε ίντσες εμφανίζονται στη βιβλιογραφία προμήθειας σωλήνων εναλλάκτη θερμότητας από ανοξείδωτο χάλυβα. Η διαθεσιμότητα ενός συγκεκριμένου συνδυασμού OD, πάχους τοιχώματος και βαθμού πρέπει να επιβεβαιώνεται ξεχωριστά.
| OD Σωλήνα, Ίντσα | Ακριβής Μετατροπή σε Μετρικό, mm | Κοινή Γραπτή Περιγραφή |
|---|---|---|
| 1/2 | 12,700 | 12,7 mm OD |
| 5/8 | 15,875 | Συχνά στρογγυλοποιημένο σε 15,88 mm OD |
| 3/4 | 19,050 | αλλά διαφορετικά καθορισμένα τοιχώματα. |
| 1 | 25,400 | 25,4 mm OD |
| 1-1/4 | 31,750 | 31,75 mm OD |
| 1-1/2 | 38,100 | 38,1 mm OD |
Υπάρχουν επίσης προϊόντα με μετρικά μεγέθη. Ωστόσο,19 mm και 19,05 mm είναι διαφορετικές καθορισμένες OD, όπως ακριβώς τα 25 mm και 25,4 mm είναι διαφορετικά.
Για σωλήνες αντικατάστασης, μια μικρή αριθμητική διαφορά δεν πρέπει να αντιμετωπίζεται ως άδεια αντικατάστασης υλικού. Ελέγξτε το εγκεκριμένο σχέδιο, τη διάταξη του φύλλου σωλήνων και τις διαστασιακές ανοχές πριν αποδεχτείτε μια εναλλακτική λύση.
Η κατανόηση των διαστάσεων σωλήνα έναντι σωλήνα (pipe) αποτρέπει ένα κοινό σφάλμα αγοράς.
Ένας σωλήνας που καθορίζεται ως3/4-ιντσών ODέχει εξωτερική διάμετρο19,05 mm. Συγκριτικά, οσωλήνας NPS 3/4έχει OD περίπου26,7 mm. Αυτές οι διαστάσεις δεν είναι εναλλάξιμες.
Το DN και το NPS είναι ονομαστικές ονομασίες μεγέθους σωλήνων. Δεν πρέπει να αντικαθιστούν την πραγματική εξωτερική διάμετρο κατά την παραγγελία σωλήνων εναλλάκτη θερμότητας.
Ομοίως, ένα πρόγραμμα σωλήνων (pipe schedule) προσδιορίζει μια σειρά πάχους για ένα καθορισμένο μέγεθος σωλήνα. Μια έρευνα για σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας πρέπει κανονικά να δηλώνει την πραγματική OD και το πάχος τοιχώματος.
Μια σαφής περιγραφή είναι:
3/4-ιντσών OD × 0,065-ιντσών τοίχωμα
Μια περιγραφή όπως "3/4-ιντσών ανοξείδωτος σωλήνας" αφήνει το σύστημα μεγέθους και το πάχος τοιχώματος ακαθόριστα.
Το BWG σημαίνειBirmingham Wire Gauge. Ένας πίνακας πάχους σωλήνων BWG μετατρέπει έναν αριθμό μετρητή (gauge) σε διάσταση τοιχώματος. Εντός του παρακάτω εύρους, ένας χαμηλότερος αριθμός μετρητή υποδεικνύει παχύτερο τοίχωμα.
| BWG | Πάχος Τοιχώματος, Ίντσα | Μετατροπή σε Μετρικό, mm, Στρογγυλοποιημένο |
|---|---|---|
| 22 | 0,028 | 0,71 |
| 20 | 0,035 | 0,89 |
| 18 | 0,049 | 16,57 |
| 16 | 0,065 | 15,75 |
| 14 | 0,083 | 14,83 |
| 12 | 0,109 | 2,77 |
Οι τιμές σε ίντσες ακολουθούν τον πίνακα μετατροπής BWG που δημοσιεύθηκε από την Elliott Tool Technologies. Οι μετρικές τιμές υπολογίζονται και στρογγυλοποιούνται.
Αυτές οι τιμές είναι διαστασιακές μετατροπές. Δεν καθορίζουν κατάλληλες πιέσεις λειτουργίας ή συνθήκες υπηρεσίας.
Για παράδειγμα, το 16 BWG αντιστοιχεί σε 0,065 ίντσες, το οποίο μετατρέπεται ακριβώς σε1,651 mm. Η γνωστή τιμή 1,65 mm είναι στρογγυλοποιημένη.
Σε μια παραγγελία αγοράς, δηλώστε το αριθμητικό πάχος τοιχώματος και το κυρίαρχο σύστημα μονάδων. Εάν περιλαμβάνεται ένας αριθμός μετρητή, προσδιορίστε το σύστημα μετρητή. Ένας ακαθόριστος "16 gauge" δεν είναι επαρκώς σαφής προδιαγραφή τοιχώματος.
Ελάχιστο πάχος τοιχώματοςκαθορίζει ένα κατώτατο όριο πάχους σύμφωνα με τους ισχύοντες κανόνες αποδοχής.
Μέσο ή ονομαστικό πάχος τοιχώματοςπεριγράφει το παραγγελθέν πάχος σύμφωνα με διαφορετική βάση ανοχής. Δεν σημαίνει ότι κάθε μετρούμενη θέση πρέπει να ισούται με την δηλωμένη τιμή.
Η ορολογία πρέπει να ερμηνεύεται μέσω της σχετικής προδιαγραφής προϊόντος:
Το ASTM A213 προβλέπει ελάχιστο πάχος τοιχώματος ή μέσο πάχος τοιχώματος όταν παραγγέλλεται.
Το ASTM A249 αφορά συγκολλημένους σωλήνες ονομαστικού πάχους τοιχώματος για εφαρμογές λέβητα, υπερθέρμανσης, εναλλάκτη θερμότητας και συμπυκνωτή.
Το ASTM A789 προβλέπει μέσο πάχος τοιχώματος ή ελάχιστο πάχος τοιχώματος όταν καθορίζεται.
Για μια αριθμητική απεικόνιση, εάν μια συγκεκριμένη παραγγελία επέτρεπε αρνητική ανοχή 10% σε ένα καθορισμένο πάχος τοιχώματος 1,65 mm, το κατώτατο όριο θα ήταν:
1,65 × 0,90 = 1,485 mm
Αυτή δεν είναι μια καθολική ανοχή ASTM. Αποδεικνύει γιατί ένα παραγγελθέν ονομαστικό πάχος δεν μπορεί να αντιμετωπιστεί αυτόματα ως το ελάχιστο διαθέσιμο πάχος για τον μηχανικό σχεδιασμό.
Το μήκος του σωλήνα πρέπει να αντιστοιχεί στο σχέδιο κατασκευής. Το μήκος παράδοσης του μύλου, το τελικό κομμένο μήκος και το αποτελεσματικό μήκος μεταφοράς θερμότητας μπορεί να διαφέρουν.
Οι ακόλουθες συγκρίσεις είναι χρήσιμες κατά την αναθεώρηση προσφορών. Δεν είναι υποχρεωτικά τυπικά μήκη.
| Μήκος Δηλωμένο σε Έρευνα | Ακριβές Μήκος, mm | Σκέψη Αγοράς |
|---|---|---|
| 6 m | 6.000 | Καθορίστε το τελικό μήκος και την ανοχή |
| 20 πόδια | 6.096 | 96 mm μακρύτερο από 6 m |
| 12 m | 12.000 | Ελέγξτε τις ρυθμίσεις χειρισμού και συσκευασίας |
| 40 πόδια | 12.192 | 192 mm μακρύτερο από 12 m |
Ένας σωλήνας 6 μέτρων δεν είναι ακριβώς ισοδύναμος με έναν σωλήνα 20 ποδιών.
Καθορίστε ποια διάσταση είναι κυρίαρχη και εάν η μέτρηση ισχύει πριν ή μετά την τελική προετοιμασία των άκρων. Για προμήθεια κομμένη σε μήκος, καθορίστε την ανοχή μήκους, την τετραγωνικότητα των άκρων, την αφαίρεση γρεζιών και οποιαδήποτε παραχώρηση απαιτείται για μεταγενέστερη μηχανουργική κατεργασία. Για προμήθεια τυχαίου μήκους, ζητήστε το πραγματικό εύρος μήκους και επιβεβαιώστε πώς θα παράγει τα απαιτούμενα τελικά κομμάτια.
Τι Σημαίνει το Μήκος για Σωλήνες U-Κάμψης
Το σχέδιο πρέπει να προσδιορίζει:
Μήκη ευθειών σκέλων και τα σημεία μέτρησής τους.
Ακτίνα κέντρου καμπύλης.
Απόσταση μεταξύ των σκελών.
Συνολικές διαστάσεις περιγράμματος.
Απαιτήσεις πάχους τοιχώματος και οβάλτητας στην περιοχή καμπύλης.
Το ανεπτυγμένο μήκος του σωλήνα ακολουθεί το κέντρο του σωλήνα και διαφέρει από το εξωτερικό περίγραμμα της U-κάμψης.
Η θερμική επεξεργασία, η ευθυγράμμιση των άκρων και οι απαιτήσεις επιθεώρησης πρέπει επίσης να συμφωνηθούν. Αυτά εξαρτώνται από το υλικό, τη γεωμετρία της καμπύλης και την προδιαγραφή του έργου.
Ένα σωστά διαστασιολογημένο σχέδιο είναι πιο αξιόπιστο από μια έρευνα που ζητά μόνο "U-σωλήνες 6 μέτρων".
Ποια Πρότυπα Ισχύουν για Σωλήνες Εναλλάκτη Θερμότητας από Ανοξείδωτο Χάλυβα;
Πρότυπο
| Σχετικό Πεδίο Εφαρμογής Προϊόντος | Τι Πρέπει να Διευκρινίζουν οι Αγοραστές | ASTM A213/A213M |
|---|---|---|
| Σωλήνες λέβητα, υπερθέρμανσης και εναλλάκτη θερμότητας από κράμα χάλυβα χωρίς συγκόλληση, συμπεριλαμβανομένων των σχετικών βαθμών ανοξείδωτου χάλυβα | Βαθμός, έκδοση, κυρίαρχες μονάδες και βάση ελάχιστου ή μέσου τοιχώματος | ASTM A249/A249M |
| Συγκολλημένοι αυστιανιτικοί σωλήνες για εφαρμογές λέβητα, υπερθέρμανσης, εναλλάκτη θερμότητας και συμπυκνωτή | Βαθμός, απαιτήσεις συγκολλημένου προϊόντος και προδιαγραφή ονομαστικού τοιχώματος | ASTM A789/A789M |
| Σωλήνες από ανοξείδωτο χάλυβα διπλής όψης (duplex) χωρίς συγκόλληση και συγκολλημένοι για γενική χρήση | Ακριβής βαθμός διπλής όψης, διαδρομή κατασκευής και βάση τοιχώματος | ASTM A1016/A1016M |
| Γενικές απαιτήσεις που επικαλείται το ισχύον πρότυπο σωλήνων από κράματα και ανοξείδωτο χάλυβα | Ισχύουσες διαστασιακές και δοκιμαστικές διατάξεις | Οι παραπάνω διακρίσεις πεδίου εφαρμογής μπορούν να ελεγχθούν έναντι των επίσημων πληροφοριών της ASTM για τα A213/A213M, A249/A249M, A789/A789M και A1016/A1016M. |
Όταν συγκρίνετε σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας από ανοξείδωτο χάλυβα χωρίς συγκόλληση και συγκολλημένους, αντιστοιχίστε την πλήρη προδιαγραφή. Ίσες διαστάσεις και παρόμοιο όνομα βαθμού δεν καθορίζουν συμβατική εναλλαξιμότητα.
Χρησιμοποιήστε την έκδοση του προτύπου που απαιτείται από το έργο. Η προδιαγραφή υλικού από μόνη της δεν καθορίζει την ονομαστική πίεση του ολοκληρωμένου εναλλάκτη. Ο σχεδιασμός του εξοπλισμού πρέπει επίσης να αντιμετωπίζει τον ισχύοντα κώδικα σχεδιασμού και τις περιπτώσεις λειτουργίας.
Διαστασιακές Ανοχές προς Επιβεβαίωση
Εξωτερική διάμετρος και οβάλτητα.
Πάχος τοιχώματος και μεταβολή τοιχώματος.
Τελικό μήκος.
Ευθύτητα και κατάσταση άκρων.
Γεωμετρία U-κάμψης, όπου εφαρμόζεται.
Αποφύγετε γενικές δηλώσεις όπως "όλοι οι σωλήνες εναλλάκτη από ανοξείδωτο χάλυβα είναι ±10%". Οι απαιτήσεις εξαρτώνται από την προδιαγραφή, τη διάσταση, τη διαδρομή κατασκευής και τη βάση τοιχώματος που παραγγέλθηκε.
Οποιεσδήποτε αυστηρότερες απαιτήσεις που σχετίζονται με την εφαρμογή στο φύλλο σωλήνων, τη συγκόλληση, την επέκταση ή την κάμψη πρέπει να δηλώνονται ρητά στο σχέδιο ή στην προδιαγραφή αγοράς.
Εργασμένο Παράδειγμα: Πώς το Πάχος Τοιχώματος Αλλάζει την Επιφάνεια Ροής
19,05 mm ODαλλά διαφορετικά καθορισμένα τοιχώματα.Χρησιμοποιώντας ιδανική κυκλική γεωμετρία:
Εσωτερική επιφάνεια ροής = π × ID² ÷ 4
OD, mm
| Πάχος Τοιχώματος, mm | Υπολογισμένη ID, mm | Υπολογισμένη Επιφάνεια Ροής, mm² | 19,05 |
|---|---|---|---|
| 2,11 | 16,57 | 215,64 | 19,05 |
| 2,11 | 15,75 | 194,83 | 19,05 |
| 2,11 | 14,83 | 172,73 | Αυτοί οι υπολογισμοί χρησιμοποιούν τις στρογγυλοποιημένες μετρικές τιμές τοιχώματος που εμφανίζονται. |
Η αύξηση του πάχους από 1,24 σε 1,65 mm μειώνει την υπολογισμένη επιφάνεια ροής κατά περίπου
9,7%. Στην ίδια ογκομετρική ροή ανά σωλήνα, η μέση ταχύτητα ρευστού θα αυξανόταν κατά περίπου10,7%.Αυτά είναι γεωμετρικά αποτελέσματα, όχι πρόβλεψη της πτώσης πίεσης του εναλλάκτη ή της θερμικής απόδοσης. Η πραγματική λειτουργία εξαρτάται επίσης από τις ιδιότητες του ρευστού, τη ρύπανση, τον αριθμό των σωλήνων και τη διάταξη των περασμάτων.
Το μήκος επηρεάζει την εξωτερική επιφάνεια:
Εξωτερική επιφάνεια = π × OD × αποτελεσματικό μήκος
Για έναν απλό σωλήνα με OD 19,05 mm και υποτιθέμενο αποτελεσματικό μήκος 6,0 m:
Εξωτερική επιφάνεια ≈ 0,359 m² ανά σωλήνα
Χρησιμοποιήστε το πραγματικό αποτελεσματικό μήκος από τον σχεδιασμό του εναλλάκτη αντί να αντικαθιστάτε αυτόματα το αγορασμένο συνολικό μήκος.
Μια αμετάβλητη OD επομένως δεν καθιστά μια αντικατάσταση τοιχώματος ουδέτερη ως προς την απόδοση.
Τι να Ελέγξετε Πριν την Παραγγελία ή την Αντικατάσταση Σωλήνων
Για υπάρχοντα εξοπλισμό, συγκρίνετε τα διαθέσιμα αρχεία με τις μετρήσεις στο χώρο. Ένας φθαρμένος σωλήνας μπορεί να μην αντιπροσωπεύει πλέον το αρχικό του πάχος τοιχώματος.
Επιβεβαιώστε τις Απαιτήσεις Υλικού και Κατασκευής
Σχετικές σκέψεις περιλαμβάνουν περιπτώσεις διαφορικής πίεσης, θερμοκρασία, συνθήκες διάβρωσης και παραχωρήσεις κατασκευής. Ένας παχύτερος σωλήνας δεν μπορεί να αντισταθμίσει έναν ακατάλληλο βαθμό υλικού.
Αναθεωρήστε τις Διαστασιακές Αντικαταστάσεις
Λάβετε την απαιτούμενη μηχανική έγκριση πριν αποδεχτείτε διαστασιακές εναλλακτικές λύσεις. Η ικανότητα ενός προμηθευτή να κατασκευάσει ένα διαφορετικό μέγεθος δεν καθορίζει την καταλληλότητά του για τον εξοπλισμό.
Καθορίστε την Επιθεώρηση και την Τεκμηρίωση
Προσδιορίστε τις υδροστατικές ή μη καταστροφικές εξετάσεις που απαιτούνται από το ισχύον πρότυπο και την παραγγελία αγοράς. Όπου απαιτούνται πρόσθετες δοκιμές, καθορίστε τη μέθοδο, τα κριτήρια αποδοχής και την απαίτηση αναφοράς.
Μην υποθέτετε ότι κάθε διαθέσιμη δοκιμή περιλαμβάνεται αυτόματα στην προσφερόμενη τιμή.
Ένα Πρακτικό Παράδειγμα RFQ για Σωλήνες Εναλλάκτη Θερμότητας
Παρακαλούμε προσφέρετε 300 τεμάχια σωλήνων εναλλάκτη θερμότητας από απρόσκοπτο TP316L σύμφωνα με το ASTM A213M, χρησιμοποιώντας την έκδοση που απαιτείται από το έργο. Διαστάσεις: 19,05 mm OD × 1,65 mm ελάχιστο τοίχωμα × 6.000 mm τελικό μήκος. Κυριαρχούν οι μετρικές διαστάσεις. Επιβεβαιώστε τις ισχύουσες ανοχές, τη θερμική επεξεργασία, την κατάσταση επιφάνειας, την επιθεώρηση και την τεκμηρίωση δοκιμών υλικού. Δηλώστε την προτεινόμενη προετοιμασία άκρων και τη συσκευασία εξαγωγής. Προσδιορίστε όλες τις αποκλίσεις από το συνημμένο σχέδιο και την προδιαγραφή του έργου.
Για μια πραγματική έρευνα, επισυνάψτε το εγκεκριμένο σχέδιο και προσδιορίστε τυχόν αυστηρότερες ανοχές, πρόσθετες δοκιμές, απαιτήσεις παράδοσης και λεπτομέρειες U-κάμψης.
Ένα πλήρες RFQ παρέχει στους προμηθευτές μια κοινή τεχνική βάση για την προσφορά και βοηθά στην αποφυγή αποκλίσεων μεταξύ της προσφοράς, της παραγγελίας αγοράς και του παραδοθέντος υλικού.
Συχνές Ερωτήσεις
Είναι ένας σωλήνας εναλλάκτη θερμότητας 3/4 ιντσών ο ίδιος με σωλήνα 3/4 ιντσών;
Τι Πάχος Είναι το 16 BWG;
Είναι ένας σωλήνας 20 ποδιών ισοδύναμος με έναν σωλήνα 6 μέτρων;
Μπορεί μόνο το Πάχος Τοιχώματος να Καθορίσει την Ονομαστική Πίεση;
Μπορούν να Αντικατασταθούν οι Σωλήνες Εναλλάκτη Θερμότητας χωρίς Συγκόλληση και Συγκολλημένοι;
Προετοιμάστε μια Πλήρη Προδιαγραφή Σωλήνα
Προσθέστε απαιτήσεις επιθεώρησης, τεκμηρίωσης και συσκευασίας όπου εφαρμόζεται. Για σωλήνες U-κάμψης, συμπεριλάβετε την ακτίνα καμπύλης, τα μήκη σκελών, τις διαστασιακές ανοχές και την απαιτούμενη επεξεργασία μετά την κάμψη.
Μια πλήρης προδιαγραφή καθιστά τις προσφορές συγκρίσιμες και παρέχει στην ομάδα επιθεώρησης παραλαβής μια σαφή βάση για την αποδοχή των παραδοθέντων σωλήνων.
