직선 대 U-벤드 열교환기 튜브: 설계 및 조달

직관형 및 U자형 열 교환기 튜브는 열팽창 수용 방식, 표면 청소 방식, 손상된 튜브 검사 또는 교체 방식에 영향을 미칩니다.

직관형은 보어를 통해 직접 접근할 수 있으며 여러 열 교환기 구성에 사용될 수 있습니다. U자형 튜브는 연속적인 복귀 경로를 제공하며 튜브 번들이 기존 U자형 설계 내에서 차등 열팽창을 수용할 수 있도록 합니다.

적절한 선택은 전체 열 교환기 배열, 작동 조건 및 유지보수 전략에 따라 달라집니다. 조달을 위해서는 이러한 요구 사항을 명확한 치수, 재료 사양, 성형 요구 사항 및 검사 기준으로 번역해야 합니다.

직관형 튜브는 부품의 모양을 설명합니다. 튜브 번들이 지지되는 방식이나 열 이동이 수용되는 방식을 식별하지는 않습니다.

직관형 튜브는 고정 튜브 시트 및 플로팅 헤드 열 교환기 모두에 설치할 수 있습니다. 기존 U자형 열 교환기에서는 각 튜브가 복귀 벤드로 연결된 두 개의 직관형 다리를 가지며, 양쪽 끝이 동일한 튜브 시트에 있습니다.

ASHRAE는 고정 또는 탈착식 번들이 있는 직관형 튜브 배열과 탈착식 U자형 튜브 번들을 설명합니다. 이 구분은 유지보수 접근성 및 열팽창 거동을 비교하는 데 필수적입니다.

제조업체 선택 문헌은 고정 튜브 시트 설계의 쉘 측 청소 제한 및 U자형 번들에서 개별 튜브 교체 제한을 포함하여 이러한 실질적인 구분을 확인합니다.

쉘과 튜브는 다른 온도에서 작동할 수 있으며 열팽창 계수도 다를 수 있습니다. 따라서 자유 열 성장이 다를 수 있습니다.

고정 튜브 시트 열 교환기에서는 이 움직임을 구속하면 튜브, 쉘, 튜브 시트 및 조인트에 하중이 발생할 수 있습니다. 설계는 관련 작동 및 과도 상태를 평가해야 합니다.

기존 U자형 배열은 튜브가 팽창하고 수축함에 따라 벤드 끝이 움직일 수 있도록 합니다. Xylem은 쉘과 튜브 사이, 그리고 개별 튜브 사이의 차등 팽창 수용을 U자형 튜브 구조의 특징으로 식별합니다.

이 유연성은 열 이동이 중요한 설계 고려 사항일 때 특히 유용합니다. 시작, 종료 및 불균일 가열은 여전히 평가가 필요합니다.

튜브 모양만으로는 압력 등급이 결정되지 않습니다.

압력 설계는 재료, 온도, 치수, 최소 가용 벽, 제작 상태 및 적용 가능한 구조 규칙에 따라 달라집니다. U자형 튜브의 경우, 완성된 벤드 형상과 성형 중에 발생하는 벽 두께 감소를 고려해야 합니다.

외부 압력도 중요합니다. 튜브는 작동, 종료 또는 테스트 중에 내부보다 외부에서 더 높은 압력을 받을 수 있습니다.

직관형 및 U자형 튜브 모두 유동 유발 진동에 대한 적절한 지지가 필요합니다.

U자형 번들의 경우, 벤드 영역은 형상과 지지 배열이 직관형 다리와 다르기 때문에 특별한 주의가 필요합니다. TEMA 표준에는 U자형 벤드 영역의 지지에 관한 조항이 포함되어 있어 이 영역을 특정 설계 고려 사항으로 취급해야 할 필요성을 강조합니다.

튜브 구성이 선택되기 전에 유지보수 요구 사항을 설정해야 합니다.

직관형 튜브는 채널 또는 헤드 배열이 접근을 허용할 때 적합한 청소 장비에 대한 직접적인 경로를 제공합니다. 이는 침전물에 정기적인 기계적 제거가 필요한 경우 유용할 수 있습니다.

강성 청소 도구는 U자형 벤드를 따라갈 수 없습니다. 그러나 U자형 튜브가 반드시 화학적 청소로만 제한되는 것은 아닙니다. 적합한 유연한 랜스 및 특수 워터젯 도구를 사용하여 특정 U자형 형상을 청소할 수 있습니다. 예를 들어 StoneAge는 U자형 번들 및 벤드를 포함하는 소구경 통로용 도구를 제공합니다.

달성 가능한 청소 범위는 다음을 포함합니다:

• 튜브 내부 직경.

• 최소 벤드 반경.

• 도구 및 호스 치수.

• 침전물 유형 및 심각도.

• 채널을 통한 접근.

• 청소 공정과 튜브 재료의 호환성.

의도된 청소 방법을 지정하고 필요한 표면에 도달할 수 있는지 확인하십시오.

쉘 측 접근은 주로 번들 제거 가능성, 튜브 배치 및 튜브 사이의 가용 공간에 따라 달라집니다.

탈착식 U자형 번들은 외부 튜브 표면에 접근할 수 있습니다. 직관형 플로팅 헤드 번들도 이 접근을 제공할 수 있습니다.

두 배열 모두에서 튜브 간격이 좁고 지지 부품이 청소 도구를 제한할 수 있습니다. 번들 제거만으로는 모든 표면에 접근할 수 있는 것은 아닙니다.

U자형 벤드를 통한 검사 접근은 프로브와 실제 튜브 형상에 따라 달라집니다.

유연한 와전류 프로브는 오스테니트계 스테인리스강을 포함한 적합한 U자형 튜브를 검사하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 프로브의 가용성은 벤드 검사가 가능함을 의미하지만, 선택한 보어 및 반경에 대한 프로브 통과 및 검사 성능을 확인해야 합니다.

유용한 검사 계획은 접근 불가능한 영역과 이를 평가하는 방법을 식별합니다.

직관형 튜브는 종종 조인트 구조 및 적절한 인출 공간에 따라 더 직접적인 교체 경로를 제공합니다.

U자형 번들에서는 이웃 튜브가 개별 튜브 제거를 방해할 수 있으며, 특히 내부 행의 경우 그렇습니다. 유지보수 계획은 손상된 튜브를 교체할 수 있는지, 엔지니어링된 플러깅 전략이 허용 가능한지, 번들 교체가 필요할 때를 다루어야 합니다.

직관형 또는 U자형 벤드 형상 모두 더 나은 열 성능을 보장하지는 않습니다.

비교는 필요한 용량, 유체 특성, 유량, 오염 가정 및 허용 가능한 압력 강하를 사용하여 수행해야 합니다. 열 전달 면적, 튜브 측 속도, 쉘 측 유동 분포 및 패스 배열은 모두 결과에 영향을 미칩니다.

기존 U자형은 외부 및 복귀 유동 경로를 제공합니다. 직관형 열 교환기는 헤드 및 파티션 배열을 통해 여러 튜브 측 패스를 사용할 수도 있습니다.

U자형 설계의 경우, 유압 평가는 복귀 벤드 손실과 실제 유동 경로 길이를 포함해야 합니다. 다른 벤드 행도 다른 경로 길이를 가질 수 있습니다.

조달 비교를 위해 제안된 두 설계 모두 동일한 작동 사례 및 성능 기준을 충족하도록 요구하십시오. 동일한 튜브 외부 직경 또는 동일한 공칭 표면적은 동일한 열 교환기 성능을 설정하지 않습니다.

"19.05mm U자형 튜브, 6m 길이"와 같은 요청은 여러 치수를 정의하지 않은 상태로 둡니다.

도면은 직관형 다리 길이, 전체 외형 및 전개된 튜브 길이를 구분해야 합니다.

이상적인 평면 180° 반원형 벤드와 평행한 다리의 경우:

다리 중심 간격 = 2R

기하학적 전개 길이 = L₁ + L₂ + πR

내부 벤드 반경은 튜브 외부 직경의 절반만큼 중심선 반경보다 작습니다. 이러한 반경 정의는 도면에 명확하게 표시되어야 합니다.

가정:

• 튜브 외부 직경: 19.05 mm입니다.

• 중심선 벤드 반경: 75 mm입니다.

• 각 절단 끝에서 접선점까지의 직관형 다리 길이: 6,000 mm입니다.

• 동일한 다리와 절단 끝이 동일한 평면에 있음.

따라서 두 개의 6m 직관형 다리를 가진 튜브는 기하학적 전개 길이가 약 12.236 m입니다.

제작자는 절단 및 공정 여유를 포함한 실제 시작 블랭크 길이를 결정해야 합니다. 위의 계산은 이상적인 형상을 설명하며 절단 지침이나 성형 허용 오차가 아닙니다.

여러 반경을 포함하는 번들의 경우, 각 행, 반경, 다리 길이 및 수량을 보여주는 벤드 일정을 제공하십시오.

일반적인 스테인리스강 열 교환기 튜브 사양은 다음과 같습니다:

A213은 최소 벽 두께 공급 및 주문 시 평균 벽 두께 공급을 포함합니다. A249는 범위 내에서 공칭 벽 두께를 사용합니다. A688은 보일러 급수 가열기 튜브를 구체적으로 다룹니다. 이러한 사양은 상호 교환 가능한 레이블로 취급하기보다는 제품 및 서비스에 따라 선택해야 합니다.

적용되는 구조 코드를 별도로 명시하십시오. ASME BPVC 섹션 VIII는 범위 내에서 압력 용기 설계, 제작, 검사 및 테스트를 다룹니다. 열 교환기 및 관련 산업에 지정된 경우 TEMA 요구 사항 및 API 660도 적용될 수 있습니다.

구매 주문서에는 적용되는 판본을 명시하고 상충되는 요구 사항이 어떻게 해결될 것인지 명확히 해야 합니다.

벤드 후 열처리는 재료 등급, 냉간 가공량, 서비스 조건 및 적용되는 요구 사항에 따라 달라집니다.

시작 튜브가 어닐링된 상태로 공급되었다는 사실이 벤드 후 필요한 상태를 설정하지는 않습니다. 마찬가지로 "U자형 벤드"라는 용어만으로는 하나의 의무적인 열처리 주기를 설정하지는 않습니다.

제조업체는 사양 및 등급에 따라 다른 처리를 제공합니다. Alleima는 솔루션 어닐링, 응력 완화 및 안정화를 U자형 벤드 처리 기능으로 나열하며, TPS도 재료별 처리 옵션을 구분합니다.

처리가 필요한 경우 다음을 정의하십시오:

• 요구되는 최종 재료 상태.

• 처리될 벤드 및 인접한 다리 영역.

• 승인된 가열 및 냉각 절차.

• 표면 보호 및 후속 청소.

• 요구되는 온도 기록 및 검증 테스트.

"벤드 후 어닐링"과 같은 용어는 식별 가능한 절차로 뒷받침되어야 합니다.

시작 직관형 튜브의 검사와 완성된 U자형 튜브의 수락은 다른 목적을 가집니다.

시작 재료 기록은 공급된 튜브의 신원 및 준수 여부를 확인합니다. 완성된 부품 검사는 벤딩, 열처리, 절단 및 청소로 인해 발생한 변경 사항을 다루어야 합니다.

검사 계획은 샘플링, 측정 위치 및 수락 한계를 정의해야 합니다. "타원도" 및 "편평도"와 같은 용어도 계산 방법을 지정해야 합니다. 왜냐하면 다른 문서에서 다른 정의를 사용할 수 있기 때문입니다.

제조업체는 U자형 튜브 제어에 대해 치수 검사, 벤드 벽 검사, 누출 테스트, 침투 탐상 검사 및 통과 검사를 언급합니다. 요구되는 조합은 주문 시 명확히 해야 합니다.

통과 테스트는 지정된 게이지가 튜브를 통과할 수 있는지 확인합니다. 벽 무결성을 설정하지는 않습니다. 마찬가지로 침투 탐상 검사는 표면 균열을 다루며 요구되는 체적 검사를 대체하지 않습니다.

벤드 후 압력 또는 누출 테스트가 필요한 경우 절차, 수락 기준 및 보고 요구 사항을 명시적으로 지정하십시오.

기술적으로 완전한 RFQ는 공급업체가 동일한 완성된 부품의 가격을 책정할 수 있도록 해야 합니다.

완성된 U자형 튜브 하나는 두 개의 다리와 두 개의 열린 끝을 가집니다.

예를 들어, 200개의 완성된 U자형 튜브 주문은 400개의 튜브 끝을 의미합니다. 구매 주문서, 벤드 일정 및 포장 목록은 완성된 부품과 다리, 끝 및 총 전개 길이를 일관되게 구분해야 합니다.

U자형 튜브 포장은 직관형 다리를 지지하고 벤드가 변형 및 접촉 손상으로부터 보호되도록 해야 합니다.

반경 또는 행별로 튜브를 분류하면 수령 검사 및 조립에 도움이 됩니다. TPS는 튜브를 고정하고 조립 순서대로 제거할 수 있도록 하는 지지대가 있는 반경 기반 포장을 설명합니다.

포장을 푼 후에도 읽을 수 있는 식별에 동의하십시오. 운송 및 보관 중에 튜브 끝을 보호하고 지정된 내부 청결도를 유지하십시오.

완성된 U자형 튜브 견적에는 성형, 추가 검사, 열처리, 분류 및 특수 포장이 포함될 수 있습니다.

열 교환기 수준에서 기존 U자형 설계는 후면 구성을 단순화할 수 있으며, 직관형 배열은 유지보수 이점을 제공할 수 있습니다.

제작, 설치, 검사 접근성, 청소, 수리 옵션 및 예상 가동 중단 시간을 초기 구매 가격과 함께 비교하십시오.

선택은 차등 열팽창, 재료 능력, 압력, 사이클링 및 유지보수 요구 사항에 따라 달라집니다. 고온 자체만으로는 선호되는 튜브 배열을 결정하지 않습니다.

일부는 적합한 유연한 장비 또는 특수 워터젯 도구를 사용하여 청소할 수 있습니다. 실제 보어 및 최소 벤드 반경을 통과하는지, 그리고 예상되는 침전물을 제거할 수 있는지 확인하십시오.

모든 재료, 직경, 벽 두께 및 성형 공정에 적용되는 단일 최소 반경은 없습니다. 지정된 반경은 설계 요구 사항과 제조업체의 입증된 능력을 충족해야 하며, 완성된 벽 두께 및 형상 제한을 만족해야 합니다.

예, 시작 튜브가 계획된 성형 작업에 대해 지정된 경우. 구매 전에 충분한 시작 길이, 벽 두께 여유, 재료 상태, 추적성 및 벤드 후 처리 및 검사에 대한 책임을 확인하십시오.

교체는 위치, 이웃 튜브, 지지대 및 조인트 구조에 따라 달라집니다. 내부 행 튜브는 제거하기가 특히 어려울 수 있으므로, 열 교환기 선택 중에 유지보수 전략을 수립해야 합니다.

열 이동, 오염, 검사 접근성 및 수리 요구 사항을 중심으로 열 교환기 배열을 선택하십시오. 그런 다음 해당 선택을 지원하는 데 필요한 튜브 형상, 재료 상태 및 수락 기준을 지정하십시오.

U자형 벤드 조달의 경우, 승인된 도면과 행별 벤드 일정이 특히 유용합니다. 성형 후 검사 및 보호 포장과 함께 완성된 튜브를 더 쉽게 확인하고 설치할 수 있습니다.