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熱交換器 メーカー,組み立て,設計 ASMEとTEMAに従ってシェルとチューブ熱交換器
シェルとチューブ熱交換器 (STHE) とは?
シェル・アンド・チューブ・ヒート・エクスチェンジャー (STHE) は,その堅牢性,汎用性,高圧や高温に対応する能力液体管は,内部にチューブが詰められている殻 (大きな圧力容器) で構成される.その中の1つの液体はチューブを通り,もう1つは殻 (シェルサイド) の内のチューブの外に流れます.熱は,管の壁を通って2つの液体間で転送されます.
STHEsは2つの主要な基準によって管理されます.
1.ASMEボイラー・プレッシャー容器コード (BPVC) 第8節第1章 プレッシャー容器の安全を確保する.
2.TEMA (チューブル交換器メーカー協会) 規格:機械設計,許容量,製造慣行を定義する.
ASMEとTEMAによる主要な技術詳細
1設計基準
ASME BPVC 第8節第1部
- 圧力境界設計 (シェル,チューブシート,チャネル) をカバーする.
- 最低厚さ,ノズルの強化,水静止試験の計算が必要です
TEMA規格 (R,C,Bクラス):
-Rクラス: 重度の精製工場およびプロセス用途 (高圧/高温)
-Cクラス:一般的商業・産業サービス
-Bクラス:化学プロセスサービス (腐食性環境)
2部品と構成
| 構成要素 | 記述 |
| シェル | ASME VIII-1 による円筒形容器 (炭素鋼,不?? 鋼など) |
| チューブ | 直線型・U型管 (OD 5/8"から 2") は,耐腐蝕性・耐熱性のために選択された材料である. |
| 管状 | チューブ用の厚いプレート,ASME VIII-1 (リガメント効率 ≥ 50%) に基づいて設計されている. |
| バフラー | シェル側流を直接するセグメンタル,ヘリカル,または棒型のバフラー (TEMA間隔規則). |
| チャンネル/ヘッダー | 切断可能な蓋 (TEMA前頭/後頭型:A,B,Nなど) |
| ノズル | ASME B31.3 または API 660 に基づくサイズで入力/出口ポート. |
TEMA 指定例:
AES:
-A:前頭 (ボルト付きカバー)
- 一発発発砲だ
-S: 浮遊型後頭部 (引き抜けるバンドル)
3熱設計
熱負荷 (Q):Q=U⋅A⋅ΔTLMTD
: 総熱伝達係数 (W/m2·K)
: 熱移転面積 (管のOD × 長さ × 管の数)
: ログ平均気温差 (流量配置のために訂正)
流程の取り決め:
- 逆流:最高熱効率
-平行流:よりシンプルで効率が低い.
- 横流:コンデンサーでは一般的です.
効果性NTU方法:
- 複雑な流量装置や変動性流体特性に使用される.
4機械設計
シェルとチューブの寸法:
-シェルID:チューブバンドルレイアウトによって決定される (三角形,四角形,回転四角形).
-チューブピッチ:最低1.25 ×チューブOD (清掃を可能にする).
バフルの設計:
-セグメンタルバフル (20~50%カット) TEMA (min 1/5 シェル ID または 2 ") 単位で間隔
- 窓にチューブがない (NTIW) - 死地帯を排除する
圧力低下:
- シェル側: バフル間隔/切断で最適化
管側: 流体の速度と管の長さの関数
5材料の選択
| 構成要素 | 共通材料 | ASME/TEMAガイドライン |
| シェル | 炭素鋼 (SA-516),SS 316,ハステロイ | 腐食許容量 (典型的には3mm) |
| チューブ | SS304/316 チタン,キューニウム,インコネル | ガルバニック腐食を防ぐため 殻材料と互換性がある |
| 管状 | プレート材料 (炭素鋼+SS層) | ASME VIII-1 プレート粘着の要件について |
| ガスケット | 螺旋回転 (SS + グラフィット),PTFE | 温度/圧力の限界についてはTEMAクラスR/C/B. |
6. ASMEコンプライアンス&テスト
水静止試験:
-1.5 × 設計圧力 (ASME VIII-1 UG-99)
- 殻とチューブの両側を別々にテストする
パネウマテスト:
-1.1 × 設計圧力 (水静止試験が不可能な場合)
NDT要件:
- 溶接器の放射線検査
表面の裂け目についてはPT (染料浸透剤) またはMT (磁気粒子)
7共通アプリケーション
オイル&ガス:プレヒーター,クーラー,コンデンサー
発電所:蒸気コンデンサ,給水器
化学産業: 原子炉冷却,蒸留
暖房 暖房
利点 と 限界
| 利点 | 制限 |
| 高圧対応 (ASME準拠) | 汚れやすい (殻側) |
| 簡単に清掃できる (取り外せる管束) | プレート式熱交換機よりも大きな足跡があります |
| カスタマイズ可能 (TEMA 構成) | エキゾチックな材料 (チタン) のコストが高くなる. |
