Produsen penukar panas, perakitan dan desain penukar panas kerang dan tabung sesuai dengan ASME dan TEMA
Apa itu penukar panas cangkang dan tabung (STHE)?
Sebuah cangkang dan tabung penukar panas (STHE) adalah jenis penukar panas yang paling banyak digunakan dalam aplikasi industri karena ketahanan, fleksibilitas,dan kemampuan untuk menangani tekanan tinggi dan suhuIni terdiri dari cangkang (kapal tekanan besar) dengan bundel tabung di dalamnya. Satu cairan mengalir melalui tabung (sisi tabung), dan yang lain mengalir di luar tabung di dalam cangkang (sisi cangkang).Panas ditransfer antara dua cairan melalui dinding tabung.
STHE diatur oleh dua standar utama:
1.ASME Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC), Bagian VIII, Divisi 1: Memastikan keselamatan kapal bertekanan.
2. TEMA (Asosiasi Produsen Tukang Tubular) Standar: Mendefinisikan desain mekanik, toleransi, dan praktik manufaktur.
Rincian teknis utama menurut ASME dan TEMA
1Standar Desain
ASME BPVC Bagian VIII, Div. 1:
- Mencakup desain batas tekanan (kerang, lembaran tabung, saluran).
Membutuhkan perhitungan untuk ketebalan minimum, penguatan nozzle, dan pengujian hidrostatik.
Standar TEMA (Kelas R, C, B):
-Kelas R: Aplikasi pengolahan dan proses yang berat (tekanan tinggi/suhu tinggi).
-Kelas C: Layanan umum komersial/industri.
Kelas B: Layanan proses kimia (lingkungan korosif).
2. Komponen & Konfigurasi
| komponen |
Deskripsi |
| Kerang |
Kapal silinder (baja karbon, baja tahan karat, dll.) menurut ASME VIII-1. |
| Tabung |
Tabung lurus / berbentuk U (OD 5/8 "ke 2"), bahan yang dipilih untuk ketahanan korosi / termal. |
| Lembar tabung |
Plat tebal yang dibor untuk tabung; dirancang sesuai dengan ASME VIII-1 (efisiensi ligamen ≥ 50%). |
| Baffle |
Segmental, spiral, atau batang jenis baffle untuk langsung aliran sisi cangkang (aturan spacing TEMA). |
| Saluran/Judul |
Penutup yang bisa dilepas (tipe kepala depan/belakang TEMA: A, B, N, dll.). |
| Nozzles |
Input/output port berukuran sesuai dengan ASME B31.3 atau API 660. |
Contoh TEMA Penunjukan:
AES:
-A: Kepala depan (tutup berbalut).
- E: satu-pass shell.
-S: Kepala belakang terapung (bundel tarik-melalui).
3. Desain Termal
Kekuatan panas (Q):Q=U⋅A⋅ΔTLMTDAku tidak tahu.
- U: Koefisien perpindahan panas secara keseluruhan (W/m2·K).
-A: Luas transfer panas (tube OD × panjang × jumlah tabung).
-ΔTLMTDAku tidak tahu.: Log Mean Temperature Difference (dikoreksi untuk pengaturan aliran).
Pengaturan Aliran:
Efisiensi termal tertinggi.
- Aliran paralel: Lebih sederhana tetapi efisiensi yang lebih rendah.
- Aliran silang: umum di kondensor.
Metode Efektivitas-NTU:
- Digunakan untuk pengaturan aliran yang kompleks atau sifat fluida yang bervariasi.
4. Desain Mekanik
Dimensi Shell & Tube:
-Shell ID: ditentukan oleh tata letak bundel tabung (segitiga, persegi, persegi berputar).
-Tubing pitch: Minimal 1,25 × tabung OD (untuk memungkinkan pembersihan).
Desain Baffle:
- Baffle segmental (20~50% dipotong) dengan jarak per TEMA (min 1/5 shell ID atau 2").
- No-Tubes-In-Window (NTIW): Menghilangkan zona mati.
Penurunan tekanan:
Sisi shell: dioptimalkan melalui jarak / pemotongan baffle.
Sisi tabung: Fungsi kecepatan cairan dan panjang tabung.
5. Pemilihan Bahan
| komponen |
Bahan Umum |
Pedoman ASME/TEMA |
| Kerang |
Baja karbon (SA-516), SS 316, Hastelloy |
Pengurangan korosi (biasanya 3 mm). |
| Tabung |
SS 304/316, Titanium, Cu-Ni, Inconel |
Kompatibel dengan bahan cangkang untuk menghindari korosi galvanik. |
| Lembar tabung |
Bahan lapis (baja karbon + lapisan SS) |
ASME VIII-1 untuk persyaratan perekat plating. |
| Gaskets |
Serat spiral (SS + grafit), PTFE |
Kelas TEMA R/C/B untuk batas suhu/tekanan. |
6. ASME Kepatuhan & Pengujian
Tes hidrostatik:
-1,5 × tekanan desain (ASME VIII-1 UG-99).
- Uji kedua sisi cangkang dan tabung secara terpisah.
Uji Pneumatik:
-1.1 × tekanan desain (jika pengujian hidrostatik tidak praktis).
Persyaratan NDT:
-RT (pengujian radiografi) untuk las.
-PT (penetrant pewarna) atau MT (partikel magnetik) untuk retakan permukaan.
7. Aplikasi Umum
Minyak & Gas: Pemanas, pendingin, kondensator.
Pembangkit Listrik: Kondensator uap, pemanas air.
Industri kimia: pendinginan reaktor, distilasi.
HVAC: pendingin, pemanas kota.
Keuntungan & Keterbatasan
| Keuntungan |
Pembatasan |
| Kemampuan tekanan tinggi (sesuai ASME). |
Kemungkinan tercemar (sisi cangkang). |
| Mudah dibersihkan (bundel tabung yang bisa dilepas). |
Jarak yang lebih besar dibandingkan penukar panas piring. |
| Disesuaikan (konfigurasi TEMA). |
Biaya yang lebih tinggi untuk bahan-bahan eksotis (Titanium). |
