हीट एक्सचेंजर निर्माता, ASME और TEMA के अनुसार शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर की असेंबली और डिजाइन
शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर (एसटीएचई) क्या है?
एक शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर (एसटीएचई) इसकी मजबूती, बहुमुखी प्रतिभा के कारण औद्योगिक अनुप्रयोगों में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला हीट एक्सचेंजर प्रकार है,और उच्च दबाव और तापमान को संभालने की क्षमताइसमें एक शेल (एक बड़ा दबाव पोत) होता है जिसके अंदर ट्यूबों का एक गुच्छा होता है। एक तरल पदार्थ ट्यूबों के माध्यम से (ट्यूब पक्ष) बहता है, और दूसरा शेल (शेल पक्ष) के भीतर ट्यूबों के बाहर बहता है।ट्यूब की दीवारों के माध्यम से दो तरल पदार्थों के बीच गर्मी स्थानांतरित की जाती है.
एसटीएचई दो प्रमुख मानकों द्वारा शासित होते हैंः
1एएसएमई बॉयलर और प्रेशर कंटेनर कोड (बीपीवीसी), खंड VIII, डिवीजन 1: प्रेशर कंटेनरों की सुरक्षा सुनिश्चित करता है।
2.टीईएमए (ट्यूबलर एक्सचेंजर निर्माताओं का संघ) मानकः यांत्रिक डिजाइन, सहिष्णुता और निर्माण प्रथाओं को परिभाषित करता है।
एएसएमई और टीईएमए के अनुसार मुख्य तकनीकी विवरण
1.डिजाइन मानक
एएसएमई बीपीवीसी सेक्शन VIII, डिवी. 1:
- दबाव सीमा डिजाइन (शेल, ट्यूब शीट, चैनल) को कवर करता है।
- न्यूनतम मोटाई, नोजल सुदृढीकरण और हाइड्रोस्टैटिक परीक्षण के लिए गणना की आवश्यकता होती है।
टीईएमए मानक (वर्ग आर, सी, बी):
- वर्ग आर: गंभीर रिफाइनरी और प्रक्रिया अनुप्रयोग (उच्च दबाव/तापमान) ।
- वर्ग C: सामान्य वाणिज्यिक/औद्योगिक सेवा।
- वर्ग B: रासायनिक प्रक्रिया सेवा (खराब वातावरण) ।
2. घटक और विन्यास
| घटक |
विवरण |
| शेल |
ASME VIII-1 के अनुसार बेलनाकार पात्र (कार्बन स्टील, स्टेनलेस स्टील आदि) |
| ट्यूब |
सीधी/यू-आकार की ट्यूबें (OD 5/8" से 2"), संक्षारण/तापीय प्रतिरोध के लिए चयनित सामग्री। |
| ट्यूबशीट |
ट्यूबों के लिए ड्रिल की गई मोटी प्लेट; ASME VIII-1 के अनुसार डिज़ाइन की गई (लिगामेंट दक्षता ≥ 50%) । |
| बफ़ल |
सेगमेंटल, हेलिकल या रॉड-टाइप बफ़ल्स को शेल-साइड फ्लो को डायरेक्ट करने के लिए (TEMA स्पेसिंग नियम) । |
| चैनल/हेडर |
हटाने योग्य ढक्कन (TEMA फ्रंट/बैक हेड टाइप: A, B, N आदि) |
| नोजल |
एएसएमई बी31.3 या एपीआई 660 के अनुसार आकार के इनपुट/आउटपुट पोर्ट |
TEMA नामकरण उदाहरणः
एईएस:
- A: सामने का सिर (बोल्ट कवर)
- ई: एक पास शेल.
-S: फ्लोटिंग रियर हेड (ट्रैक-थ्रू बंडल)
3थर्मल डिजाइन
ताप कार्य (Q):Q=U⋅A⋅ΔTएलएमटीडी
- यू: कुल गर्मी हस्तांतरण गुणांक (W/m2·K)
-ए: गर्मी हस्तांतरण क्षेत्र (ट्यूब ओडी × लंबाई × ट्यूबों की संख्या)
-ΔTएलएमटीडी: लॉग औसत तापमान अंतर (प्रवाह व्यवस्था के लिए सही) ।
प्रवाह व्यवस्थाएं:
- प्रतिप्रवाह: उच्चतम ताप दक्षता।
समानांतर प्रवाह: सरल लेकिन कम दक्षता।
-क्रॉसफ्लोः कंडेनसरों में आम है।
प्रभावकारिता-एनटीयू विधिः
जटिल प्रवाह व्यवस्थाओं या परिवर्तनीय द्रव गुणों के लिए प्रयोग किया जाता है।
4मैकेनिकल डिजाइन
शेल और ट्यूब आयाम:
-शेल आईडीः ट्यूब बंडल लेआउट (त्रिकोणीय, वर्ग, घुमाया वर्ग) द्वारा निर्धारित किया जाता है।
- ट्यूब पिचः न्यूनतम 1.25 × ट्यूब ओडी (साफ़ करने की अनुमति देने के लिए) ।
बाफल डिजाइनः
- सेगमेंटल बफल्स (20% 50% कट) प्रति TEMA (मिन 1/5 शेल आईडी या 2") के बीच अंतर के साथ।
- नो-ट्यूब-इन-विंडो (एनटीआईडब्ल्यू): मृत क्षेत्रों को समाप्त करता है।
दबाव में गिरावट:
-शेल साइडः बफ़ल स्पेसिंग/कट के माध्यम से अनुकूलित।
-ट्यूब साइड: द्रव गति और ट्यूब लंबाई का कार्य।
5सामग्री का चयन
| घटक |
सामान्य सामग्री |
एएसएमई/टीईएमए मार्गदर्शन |
| शेल |
कार्बन स्टील (SA-516), SS 316, हैस्टेलॉय |
क्षरण अनुदान (3 मिमी विशिष्ट) । |
| ट्यूब |
SS 304/316, टाइटेनियम, क्यू-नी, इनकोनेल |
गैल्वानिक जंग से बचने के लिए खोल सामग्री के साथ संगत। |
| ट्यूबशीट |
प्लाटेड सामग्री (कार्बन स्टील + एसएस परत) |
एएसएमई VIII-1 के लिए क्लैडेड बॉन्डिंग आवश्यकताएं। |
| गास्केट |
सर्पिल-वॉल (एसएस + ग्राफाइट), पीटीएफई |
तापमान/दबाव सीमाओं के लिए TEMA वर्ग R/C/B. |
6एएसएमई अनुपालन और परीक्षण
हाइड्रोस्टैटिक परीक्षण:
-1.5 × डिजाइन दबाव (ASME VIII-1 UG-99).
-शेल और ट्यूब दोनों पक्षों को अलग से जांचें।
वायवीय परीक्षण:
-1.1 × डिजाइन दबाव (यदि हाइड्रोस्टैटिक परीक्षण अव्यावहारिक है)
एनडीटी आवश्यकताएं:
वेल्ड के लिए रेडियोग्राफिक परीक्षण।
- सतह के दरारों के लिए पीटी (डाय पेनेट्रेंट) या एमटी (चुंबकीय कण) ।
7. आम आवेदन
तेल एवं गैस: प्रीहीटर, कूलर, कंडेनसर।
विद्युत संयंत्र: भाप संघनक, खाद्य जल हीटर।
रासायनिक उद्योगः रिएक्टर शीतलन, आसवन।
वातानुकूलन: शीतलक, दूरस्थ ताप।
फायदे और सीमाएँ
| लाभ |
सीमाएँ |
| उच्च दबाव क्षमता (ASME अनुरूप) । |
गंदगी के लिए प्रवण (शेल पक्ष) । |
| साफ करने में आसान (हटाने योग्य ट्यूब बंडल) । |
प्लेट हीट एक्सचेंजर के मुकाबले बड़ा पदचिह्न। |
| अनुकूलन योग्य (TEMA विन्यास) |
विदेशी सामग्रियों (टाइटनियम) के लिए अधिक लागत। |
