لوله‌های مبدل حرارتی مستقیم و خم U بر نحوه انطباق مبدل با انبساط حرارتی، نحوه تمیز کردن سطوح آن و نحوه بازرسی یا تعویض لوله‌های آسیب‌دیده تأثیر می‌گذارند.
لوله‌های مستقیم دسترسی مستقیم از طریق حفره را فراهم می‌کنند و می‌توانند در چندین پیکربندی مبدل استفاده شوند. لوله‌های خم U مسیر بازگشت پیوسته را فراهم می‌کنند و به بسته لوله اجازه می‌دهند تا انبساط حرارتی افتراقی را در یک طرح متعارف لوله U تطبیق دهد.
انتخاب مناسب به چیدمان کامل مبدل، شرایط عملیاتی و استراتژی نگهداری بستگی دارد. برای تهیه، این الزامات باید به ابعاد واضح، مشخصات مواد، الزامات شکل‌دهی و معیارهای بازرسی تبدیل شوند.
یک لوله مستقیم شکل یک جزء را توصیف می‌کند. این مشخص نمی‌کند که بسته لوله چگونه پشتیبانی می‌شود یا حرکت حرارتی چگونه تطبیق داده می‌شود.
لوله‌های مستقیم را می‌توان هم در مبدل‌های با لوله ثابت و هم در مبدل‌های با سر شناور نصب کرد. در یک مبدل متعارف لوله U، هر لوله دارای دو پای مستقیم است که توسط یک خم بازگشت به هم متصل شده‌اند و هر دو انتها در یک لوله قرار دارند.
ASHRAE چیدمان‌های لوله مستقیم را با بسته‌های ثابت یا قابل جابجایی و همچنین بسته‌های لوله U قابل جابجایی توصیف می‌کند. این تمایز در مقایسه دسترسی نگهداری و رفتار انبساط حرارتی ضروری است.
| ملاحظات طراحی | لوله‌های مستقیم: لوله‌های ثابت | لوله‌های مستقیم: سر شناور | لوله‌های خم U: بسته لوله U متعارف |
|---|---|---|---|
| چیدمان لوله | لوله‌های مستقیم بین لوله‌های ثابت | لوله‌های مستقیم با یک انتهای قابل حرکت از طریق چیدمان سر شناور | دو پا که توسط یک خم بازگشت به هم متصل شده‌اند |
| انبساط حرارتی افتراقی | باید ارزیابی شود؛ ممکن است نیاز به پیش‌بینی انبساط باشد | توسط چیدمان سر شناور تطبیق داده شده است | از طریق چیدمان لوله U تطبیق داده شده است |
| تمیز کردن سمت لوله | دسترسی مستقیم حفره در صورت دسترسی به سرها | دسترسی مستقیم حفره در صورت دسترسی به سرها | محدودیت خم دسترسی توسط ابزارهای سفت و سخت |
| تمیز کردن مکانیکی سمت پوسته | به طور کلی توسط بسته ثابت محدود شده است | جابجایی بسته دسترسی را فراهم می‌کند | جابجایی بسته معمولاً دسترسی را فراهم می‌کند |
| تعویض لوله منفرد | اغلب عملی است، مشروط به طراحی اتصال و دسترسی | اغلب پس از جداسازی مناسب عملی است | می‌تواند دشوار باشد، به خصوص برای ردیف‌های داخلی |
| تأکید بر تهیه | طول مستقیم، وضعیت انتها و تناسب لوله | ابعاد لوله و سازگاری با مجموعه قابل جابجایی | هندسه خم، دیواره تمام شده، شناسایی ردیف و جابجایی |
ادبیات انتخاب سازنده این تمایزات عملی را تأیید می‌کند، از جمله تمیز کردن محدود سمت پوسته برای طرح‌های لوله ثابت و محدودیت در تعویض لوله منفرد در بسته‌های لوله U.
پوسته و لوله‌ها ممکن است در دماهای مختلف کار کنند و همچنین ممکن است ضرایب انبساط حرارتی متفاوتی داشته باشند. بنابراین رشد حرارتی آزاد آنها می‌تواند متفاوت باشد.
در یک مبدل لوله ثابت، مهار این حرکت می‌تواند بارهایی را در لوله‌ها، پوسته، لوله‌ها و اتصالات ایجاد کند. طراحی باید شرایط عملیاتی و گذرا مربوطه را ارزیابی کند.
یک چیدمان متعارف لوله U به انتهای خم اجازه می‌دهد تا با انبساط و انقباض لوله‌ها حرکت کند. Xylem تطبیق انبساط افتراقی بین پوسته و لوله‌ها، و بین لوله‌های منفرد را به عنوان ویژگی ساخت لوله U خود شناسایی می‌کند.
این انعطاف‌پذیری به ویژه زمانی مفید است که حرکت حرارتی یک نگرانی طراحی قابل توجه باشد. راه‌اندازی، خاموش کردن و گرمایش نامساوی همچنان نیاز به ارزیابی دارند.
شکل لوله به تنهایی رتبه فشار را تعیین نمی‌کند.
طراحی فشار به مواد، دما، ابعاد، حداقل دیواره موجود، وضعیت ساخت و قوانین ساخت قابل اجرا بستگی دارد. برای لوله‌های خم U، ارزیابی باید هندسه خم تمام شده و هرگونه نازک شدن دیواره ایجاد شده در طول شکل‌دهی را در نظر بگیرد.
فشار خارجی نیز مهم است. یک لوله ممکن است در طول عملیات، خاموش شدن یا آزمایش، فشار بیشتری در خارج نسبت به داخل تجربه کند.
هم لوله‌های مستقیم و هم لوله‌های خم U برای پشتیبانی مناسب در برابر لرزش ناشی از جریان نیاز دارند.
برای بسته‌های لوله U، ناحیه خم به دلیل هندسه و چیدمان پشتیبانی آن که با پایه‌های مستقیم متفاوت است، شایسته توجه ویژه است. استانداردهای TEMA شامل مقرراتی است که از پشتیبانی در ناحیه خم U پشتیبانی می‌کند و نیاز به رفتار این ناحیه به عنوان یک ملاحظه طراحی خاص را تقویت می‌کند.
الزامات نگهداری باید قبل از انتخاب پیکربندی لوله تعیین شود.
لوله‌های مستقیم مسیری مستقیم برای تجهیزات تمیز کننده مناسب فراهم می‌کنند، زمانی که چیدمان کانال یا سر اجازه دسترسی را می‌دهد. این می‌تواند زمانی که رسوبات نیاز به حذف مکانیکی منظم دارند، ارزشمند باشد.
یک ابزار تمیز کننده سفت و سخت نمی‌تواند از خم U پیروی کند. با این حال، لوله‌های U به طور جهانی به تمیز کردن شیمیایی محدود نمی‌شوند. لانه‌های انعطاف‌پذیر مناسب و ابزارهای جت آب تخصصی می‌توانند هندسه‌های خاص لوله U را تمیز کنند. به عنوان مثال، StoneAge ابزارهایی را برای بسته‌های لوله U و گذرگاه‌های با قطر کوچک حاوی خم ارائه می‌دهد.
پوشش تمیز کردن قابل دستیابی به موارد زیر بستگی دارد:
قطر داخلی لوله.
حداقل شعاع خم.
ابعاد ابزار و شلنگ.
نوع و شدت رسوب.
دسترسی از طریق کانال.
سازگاری فرآیند تمیز کردن با مواد لوله.
روش تمیز کردن مورد نظر را مشخص کنید و تأیید کنید که می‌تواند به سطوح مورد نیاز برسد.
دسترسی سمت پوسته عمدتاً به قابلیت جابجایی بسته، چیدمان لوله و فضای موجود بین لوله‌ها بستگی دارد.
یک بسته لوله U قابل جابجایی می‌تواند دسترسی به سطوح خارجی لوله را فراهم کند. یک بسته لوله شناور مستقیم نیز می‌تواند این دسترسی را فراهم کند.
برای هر دو چیدمان، فاصله نزدیک لوله‌ها و اجزای پشتیبانی ممکن است ابزارهای تمیز کننده را محدود کند. جابجایی بسته به تنهایی دسترسی به هر سطح را تضمین نمی‌کند.
دسترسی بازرسی از طریق خم U به پروب و هندسه واقعی لوله بستگی دارد.
پروب‌های جریان گردابی انعطاف‌پذیر برای بررسی لوله‌های خم U مناسب، از جمله فولاد ضد زنگ آستنی، در دسترس هستند. در دسترس بودن آنها به این معنی است که بازرسی خم می‌تواند امکان‌پذیر باشد، اما عبور پروب و عملکرد بررسی باید برای قطر و شعاع انتخاب شده تأیید شود.
یک برنامه بازرسی مفید هرگونه ناحیه غیرقابل دسترس و روش‌های مورد استفاده برای ارزیابی آنها را شناسایی می‌کند.
لوله‌های مستقیم اغلب مسیر تعویض مستقیم‌تری را ارائه می‌دهند، مشروط به ساخت اتصال و فضای کافی برای خروج.
در بسته‌های لوله U، لوله‌های مجاور می‌توانند مانع خروج یک لوله منفرد شوند، به خصوص در ردیف‌های داخلی. برنامه‌ریزی نگهداری باید به این موضوع بپردازد که آیا لوله‌های آسیب‌دیده قابل تعویض هستند، آیا یک استراتژی پلاگین مهندسی شده قابل قبول است و چه زمانی تعویض بسته ضروری می‌شود.
نه هندسه مستقیم و نه خم U عملکرد حرارتی بهتری را تضمین نمی‌کنند.
مقایسه باید با استفاده از وظیفه مورد نیاز، خواص سیال، نرخ جریان، مفروضات رسوب‌گذاری و افت فشارهای مجاز انجام شود. مساحت انتقال حرارت، سرعت سمت لوله، توزیع جریان سمت پوسته و چیدمان گذرگاه همگی بر نتیجه تأثیر می‌گذارند.
یک لوله U متعارف مسیر جریان خروجی و برگشتی را فراهم می‌کند. مبدل‌های لوله مستقیم نیز می‌توانند از گذرگاه‌های متعدد سمت لوله از طریق سر و چیدمان پارتیشن خود استفاده کنند.
برای طرح‌های لوله U، ارزیابی هیدرولیکی باید شامل افت خم بازگشت و طول مسیر جریان واقعی باشد. ردیف‌های خم مختلف نیز ممکن است طول مسیرهای متفاوتی داشته باشند.
برای مقایسه‌های تهیه، از هر دو طرح پیشنهادی بخواهید تا موارد عملیاتی و معیارهای عملکرد یکسانی را برآورده کنند. قطر خارجی لوله برابر یا مساحت سطح اسمی برابر، عملکرد مبدل برابر را تعیین نمی‌کند.
درخواستی مانند «لوله U 19.05 میلی‌متری، طول 6 متر» چندین بعد را تعریف نشده باقی می‌گذارد.
نقشه باید طول پای مستقیم، پاکت کلی و طول توسعه یافته لوله را متمایز کند.
| بعد | تعریف |
|---|---|
| قطر خارجی، D | قطر خارجی لوله |
| ضخامت دیواره، t | دیواره مشخص شده با مبنای اسمی، حداقل یا متوسط آن |
| شعاع خم خط مرکزی، R | شعاع اندازه‌گیری شده به خط مرکزی لوله |
| طول پای مستقیم، L₁ و L₂ | طول‌ها از انتهای برش مربوطه تا نقاط مماس خم |
| فاصله مرکز پاها | فاصله بین خطوط مرکزی پاهای موازی |
| پاکت کلی | حداکثر ابعاد خارجی جزء تمام شده |
| طول توسعه یافته | طول اندازه‌گیری شده در امتداد خط مرکزی لوله |
برای یک خم نیم‌دایره‌ای ایده‌آل 180 درجه صفحه‌ای با پاهای موازی:
فاصله مرکز پاها = 2R
طول توسعه یافته هندسی = L₁ + L₂ + πR
شعاع خم داخلی کوچکتر از شعاع خط مرکزی به اندازه نصف قطر خارجی لوله است. این تعاریف شعاع باید به وضوح در نقشه مشخص شوند.
فرض کنید:
قطر خارجی لوله: 19.05 میلی‌متراست.
شعاع خم خط مرکزی: 75 میلی‌متراست.
طول پای مستقیم از هر انتهای برش تا نقطه مماس آن: 6000 میلی‌متراست.
پاهای مساوی با انتهای برش آنها در یک صفحه.
| بعد محاسبه شده | نتیجه |
|---|---|
| فاصله مرکز پاها | 150.00 میلی‌متر |
| عرض خارجی در سراسر خم | 169.05 میلی‌متر |
| طول قوس خط مرکزی نیم‌دایره‌ای | 235.62 میلی‌متر |
| طول توسعه یافته هندسی | 12,235.62 میلی‌متر |
| پاکت محوری کلی، از صفحه انتهای برش تا تاج خم خارجی | تقریباً 6084.53 میلی‌متر |
بنابراین یک لوله با دو پای مستقیم 6 متری دارای طول توسعه یافته هندسی تقریباً 12.236 متراست.
سازنده باید طول اولیه خام را تعیین کند، از جمله تلرانس‌های برش و فرآیند. محاسبه بالا هندسه ایده‌آل را توصیف می‌کند و یک دستورالعمل برش یا تلرانس شکل‌دهی نیست.
برای بسته‌ای که شامل چندین شعاع است، یک برنامه خم ارائه دهید که هر ردیف، شعاع، طول پا و مقدار را نشان دهد.
مشخصات رایج لوله مبدل حرارتی فولاد ضد زنگ شامل موارد زیر است:
| مشخصات | محدوده محصول مربوطه |
|---|---|
| ASTM A213/A213M | لوله‌های دیگ بخار، سوپر هیتر و مبدل حرارتی بدون درز، از جمله گریدهای فولاد ضد زنگ مشخص شده |
| ASTM A249/A249M | لوله‌های آستنی جوش داده شده و به شدت سرد کار شده برای دیگ‌های بخار، سوپر هیترها، مبدل‌های حرارتی و کندانسورها |
| ASTM A688/A688M | لوله‌های فیدواتر هیتر فولاد ضد زنگ آستنی بدون درز و جوش داده شده، از جمله لوله‌های U در صورت مشخص شدن |
A213 شامل حداقل دیواره و در صورت سفارش، عرضه با دیواره متوسط است. A249 از مبنای دیواره اسمی در محدوده خود استفاده می‌کند. A688 به طور خاص به لوله‌های فیدواتر هیتر می‌پردازد. این مشخصات باید بر اساس محصول و سرویس انتخاب شوند و نه به عنوان برچسب‌های قابل تعویض.
کد ساخت حاکم را جداگانه بیان کنید. بخش VIII از کد ASME BPVC طراحی، ساخت، بازرسی و آزمایش مخازن تحت فشار را در محدوده خود پوشش می‌دهد. الزامات TEMA و API 660 نیز ممکن است در صورت مشخص شدن برای مبدل و صنعت مربوطه اعمال شوند.
سفارش خرید باید نسخه‌های قابل اجرا را شناسایی کند و نحوه حل و فصل الزامات متناقض را تعیین کند.
عملیات حرارتی پس از خم به درجه مواد، مقدار کار سرد، شرایط سرویس و الزامات حاکم بستگی دارد.
این واقعیت که لوله اولیه به صورت آنیل شده عرضه شده است، وضعیت مورد نیاز پس از خم را تعیین نمی‌کند. به همین ترتیب، اصطلاح «خم U» به تنهایی یک چرخه عملیات حرارتی اجباری را تعیین نمی‌کند.
سازندگان بسته به مشخصات و درجه، درمان‌های مختلفی را ارائه می‌دهند. Alleima عملیات حرارتی محلول، تسکین تنش و تثبیت را در میان قابلیت‌های عملیات حرارتی خم U خود فهرست می‌کند؛ TPS نیز به طور مشابه گزینه‌های درمان را بر اساس مواد متمایز می‌کند.
در مواردی که درمان لازم است، تعریف کنید:
وضعیت نهایی مواد مورد نیاز.
ناحیه خم و پای مجاور که باید درمان شوند.
روش گرمایش و سرمایش تایید شده.
حفاظت سطح و تمیز کردن بعدی.
سوابق دمای مورد نیاز و آزمایش‌های تأیید.
اصطلاحاتی مانند «آنیل شده پس از خم» باید با یک رویه قابل شناسایی پشتیبانی شوند.
بازرسی لوله اولیه و پذیرش لوله U تمام شده اهداف متفاوتی را دنبال می‌کنند.
سوابق مواد اولیه هویت و انطباق لوله عرضه شده را تعیین می‌کنند. بازرسی جزء تمام شده باید تغییرات ایجاد شده توسط خم، عملیات حرارتی، برش و تمیز کردن را بررسی کند.
| مورد بازرسی | تمرکز لوله مستقیم | تمرکز اضافی خم U |
|---|---|---|
| شناسایی مواد | درجه، شماره حرارت و قابلیت ردیابی گواهی | قابلیت ردیابی حفظ شده از طریق شکل‌دهی و تخصیص ردیف |
| ابعاد | قطر خارجی، دیواره، صافی و طول تمام شده | شعاع، فاصله پاها، طول پاها، موازی بودن و هم‌ترازی صفحه خم |
| ضخامت دیواره | انطباق با مبنای دیواره سفارش داده شده | حداقل دیواره در خم تمام شده |
| شکل مقطع | الزامات گردی قابل اجرا | بیضی یا صاف شدن خم |
| وضعیت سطح | خراش‌ها، فرورفتگی‌ها، وضعیت انتها و تمیزی | چین و چروک‌ها، علائم شکل‌دهی و وضعیت سطح مربوط به عملیات حرارتی |
| بازرسی غیر مخرب | روش مورد نیاز، پوشش و معیارهای پذیرش | مناسبت برای هندسه خم و هرگونه ناحیه غیرقابل دسترس |
| آزمایش فشار یا نشتی | الزامات محصول و سفارش قابل اجرا | مرحله آزمایش مورد نیاز پس از شکل‌دهی و درمان |
| مستندات | سوابق مواد و آزمایش | برنامه خم، سوابق ابعادی و سوابق درمان |
برنامه بازرسی باید نمونه‌گیری، مکان‌های اندازه‌گیری و محدودیت‌های پذیرش را تعریف کند. حتی اصطلاحاتی مانند «بیضی» و «صاف شدن» نیاز به مشخص شدن روش محاسبه دارند، زیرا اسناد مختلف ممکن است از تعاریف متفاوتی استفاده کنند.
سازندگان بازرسی ابعادی، بررسی دیواره خم، آزمایش نشتی، بازرسی نافذ و بررسی گذرگاه را در میان کنترل‌های موجود لوله U شناسایی می‌کنند. ترکیب مورد نیاز باید در سفارش تعیین شود.
آزمایش گذرگاه تأیید می‌کند که یک سنج مشخص شده می‌تواند از لوله عبور کند. این یکپارچگی دیواره را تعیین نمی‌کند. به طور مشابه، آزمایش نافذ به نشانه‌های شکست سطح می‌پردازد و جایگزین یک معاینه حجمی مورد نیاز نمی‌شود.
در مواردی که آزمایش فشار یا نشتی پس از خم لازم است، رویه، معیارهای پذیرش و الزامات گزارش‌دهی را به صراحت مشخص کنید.
یک RFQ از نظر فنی کامل باید به تامین‌کنندگان اجازه دهد تا همان جزء تمام شده را قیمت‌گذاری کنند.
| مورد RFQ | اطلاعات برای ارائه |
|---|---|
| محدوده عرضه | لوله‌های مستقیم، لوله‌های U تمام شده، لوله‌های جایگزین یا یک بسته مونتاژ شده |
| مواد | درجه، مشخصات محصول، نسخه و وضعیت مورد نیاز |
| ابعاد لوله | قطر خارجی، ضخامت دیواره، مبنای دیواره و تلرانس‌ها |
| طول لوله مستقیم | طول تمام شده و هرگونه مجاز ساخت توافق شده |
| هندسه خم U | نقشه تایید شده، شعاع خط مرکزی، طول پاها، فاصله و تلرانس‌ها |
| مقدار | مقدار قطعه تمام شده و تفکیک بر اساس ردیف خم |
| پذیرش شکل‌دهی | حداقل دیواره خم تمام شده، محدودیت‌های بیضی یا صاف شدن، الزامات سطح |
| عملیات حرارتی | رویه مورد نیاز، ناحیه تحت درمان و سوابق |
| انتهای لوله | آماده‌سازی انتها، رفع لبه، تمیزی و الزامات مربوط به اتصال |
| بازرسی | روش‌ها، پوشش، نمونه‌گیری، معیارهای پذیرش و نقاط شاهد |
| مستندات | گواهی‌ها، قابلیت ردیابی، گزارش‌های ابعادی و سوابق آزمایش |
| بسته‌بندی | چیدمان پشتیبانی، شناسایی، حفاظت انتها و الزامات تخلیه |
یک لوله U تمام شده دارای دو پا و دو انتهای باز است.
به عنوان مثال، سفارش 200 لوله U تمام شده نشان دهنده 400 انتهای لوله است. سفارش خرید، برنامه خم و لیست بسته‌بندی باید به طور مداوم قطعات تمام شده را از پاها، انتها و کل مترهای توسعه یافته متمایز کنند.
بسته‌بندی لوله U باید از پاهای مستقیم پشتیبانی کند و از خم‌ها در برابر اعوجاج و آسیب ناشی از تماس محافظت کند.
مرتب‌سازی لوله‌ها بر اساس شعاع یا ردیف به بازرسی و مونتاژ دریافتی کمک می‌کند. TPS بسته‌بندی مبتنی بر شعاع را با پشتیبانی‌هایی که لوله‌ها را محکم می‌کنند و امکان برداشتن به ترتیب مونتاژ را می‌دهند، توصیف می‌کند.
شناسایی را که پس از باز کردن بسته خوانا باقی می‌ماند، توافق کنید. انتهای لوله را محافظت کنید و تمیزی داخلی مشخص شده را در طول حمل و نقل و ذخیره‌سازی حفظ کنید.
یک نقل قول لوله U تمام شده ممکن است شامل شکل‌دهی، بازرسی اضافی، عملیات حرارتی، مرتب‌سازی و بسته‌بندی تخصصی باشد.
در سطح مبدل، یک طرح لوله U متعارف می‌تواند ساخت انتهای عقب را ساده کند، در حالی که یک چیدمان لوله مستقیم ممکن است مزایای نگهداری را ارائه دهد.
ساخت، نصب، دسترسی بازرسی، تمیز کردن، گزینه‌های تعمیر و زمان توقف مورد انتظار را در کنار قیمت خرید اولیه مقایسه کنید.
انتخاب به انبساط حرارتی افتراقی، قابلیت مواد، فشار، چرخه‌بندی و الزامات نگهداری بستگی دارد. دمای بالا به تنهایی چیدمان لوله ترجیحی را تعیین نمی‌کند.
برخی را می‌توان با استفاده از تجهیزات انعطاف‌پذیر مناسب یا ابزارهای جت آب تخصصی تمیز کرد. عبور از حفره واقعی و حداقل شعاع خم را، همراه با توانایی حذف رسوبات مورد انتظار، تأیید کنید.
هیچ حداقل شعاع واحدی برای هر ماده، قطر، ضخامت دیواره و فرآیند شکل‌دهی اعمال نمی‌شود. شعاع مشخص شده باید الزامات طراحی و قابلیت اثبات شده سازنده را برآورده کند و در عین حال محدودیت‌های دیواره تمام شده و شکل را رعایت کند.
بله، اگر لوله‌های اولیه برای عملیات شکل‌دهی برنامه‌ریزی شده مشخص شده باشند. طول اولیه کافی، مجاز دیواره، وضعیت مواد، قابلیت ردیابی و مسئولیت عملیات حرارتی و بازرسی پس از خم را قبل از خرید تأیید کنید.
تعویض به موقعیت آن، لوله‌های مجاور، پشتیبانی‌ها و ساخت اتصال بستگی دارد. خروج لوله‌های ردیف داخلی می‌تواند به خصوص دشوار باشد، بنابراین استراتژی نگهداری باید در طول انتخاب مبدل تعیین شود.
چیدمان مبدل را بر اساس حرکت حرارتی، رسوب‌گذاری، دسترسی بازرسی و الزامات تعمیر انتخاب کنید. سپس هندسه لوله، وضعیت مواد و معیارهای پذیرش مورد نیاز برای پشتیبانی از آن انتخاب را مشخص کنید.
برای تهیه لوله U، یک نقشه تایید شده و برنامه خم ردیف به ردیف به ویژه ارزشمند هستند. همراه با بازرسی پس از شکل‌دهی تعریف شده و بسته‌بندی محافظ، آنها را برای بررسی و نصب لوله‌های تمام شده آسان‌تر می‌کنند.
