Rohrbündelwärmetauscher werden unter Verwendung anspruchsvoller und technischer Computerdesignparameter konstruiert. Zu den Komponenten des Geräts gehören Gehäuse, Gehäuseabdeckung, Rohre, Kanal, Kanalabdeckung, Rohrboden, Leitbleche und Düsen. Die Spezifikationen und Standards für STHEs wurden von der Tubular Exchanger Manufacturers Association (TEMA) festgelegt.
Vor der Herstellung eines Rohrbündelwärmetauschers benötigen Hersteller verschiedene Daten, wie z. B. Durchflussraten, Einlass- und Auslasstemperaturen, Druck, Druckabfall, Widerstandsfaktoren, physikalische Eigenschaften der zu verarbeitenden Substanzen, Leitungsgrößen und das Gehäuse Durchmesser. Zu diesen grundlegenden Faktoren kommen weitere technische Anforderungen hinzu, anhand derer ermittelt wird, welches Verfahren zur Herstellung des richtigen Wärmetauschers für die Anwendung am besten geeignet ist.
Hülse
Der Mantel eines Rohrbündelwärmetauschers besteht aus Rohren oder geschweißten Metallplatten aus Materialien, die extremen Temperaturen standhalten und korrosionsbeständig sind. Die Innenschale muss rund sein und einen einheitlichen Durchmesser haben, um den Abstand zwischen der abgeschirmten Außenkante und der Schale zu minimieren.
Kanäle oder Köpfe
Die Art des Kanals oder Kopfes hängt von der Verwendung des Rohrbündelwärmetauschers ab, wobei Köpfe mit Haube am häufigsten für Anwendungen verwendet werden, bei denen der Kopf nicht häufig entfernt werden muss. Die für die Wartung notwendigen, abnehmbaren Abdeckkanäle sind geflanscht oder verschweißt. Wenn eine häufige Untersuchung des Kanals und der Rohre erforderlich ist, ist eine abnehmbare Kanalabdeckung erforderlich.
Röhren
Rohre eines Rohrbündelwärmetauschers sind geschweißt oder extrudiert und bestehen aus Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Titan, Inconel oder Kupfer. Rohrdurchmesser von {{0}},625 Zoll (16 mm), 0,75 Zoll (19 mm) oder 1 Zoll (25 mm) werden in kompakten Wärmetauschern verwendet. Die Dicke der Rohre wird je nach Druck, Temperatur, thermischer Belastung und Korrosionsbeständigkeit bei Längen von 6 bis 24 Fuß oder 2 bis 7 Metern gewählt. Längere Rohre verringern den Gehäusedurchmesser und führen zu einem hohen Druckabfall im Gehäuse.
Rohrblatt
Der Rohrboden ist eine Platte oder ein Blech, das mit Löchern zum Einsetzen von Rohren oder Röhren perforiert ist und dazu dient, die Rohre an beiden Enden des zylindrischen Mantels zu tragen. Der Mantel ragt über die Rohrböden hinaus und ist an beiden Enden abgedichtet, um die geschlossene Kammer zu bilden, die von den Köpfen abgedeckt wird.
Dehnungsfuge
Der Zweck eines Wärmetauschers besteht darin, Wärme von einer heißen Substanz auf einer Seite des Wärmetauschers mit einer kalten Substanz auf der anderen Seite auszutauschen. Aus diesem Grund sind die Geräte häufig großen Temperaturschwankungen ausgesetzt.
Materialien, die erhitzt werden, verlängern sich, während Materialien, die abgekühlt werden, sich zusammenziehen. Wenn die Ausdehnung und Kontraktion nicht berücksichtigt wird, könnten die Materialien im Wärmetauscher so stark beansprucht werden, dass sie versagen. Dies führt in der Regel dazu, dass sich die Rohre verbiegen oder aus den Rohrböden herausgerissen werden, es kann aber auch zu einer Verformung des Mantels oder einer Verformung der Düsenanschlüsse kommen. All diese Nebenwirkungen gefährden die Integrität des Wärmetauschers und machen dessen Betrieb möglicherweise unsicher.
Hier kommt eine Dehnungsfuge ins Spiel. Dieses flexible Element ist so konstruiert, dass es den Temperatur- und Druckschwankungen standhält.
Rohrbündelwärmetauscher mit Dehnungsfuge von Enerquip, LLC
Röhrenabstand
Der Rohrabstand ist der Abstand von der Mitte eines Rohrs zur Mitte eines benachbarten Rohrs. Die Rohre sind in einem dreieckigen oder quadratischen Muster angeordnet, wobei das quadratische Muster am einfachsten zu reinigen ist und die geringsten Turbulenzen erzeugt. Durch die Anordnung mit quadratischer Teilung können Dämpfe zwischen den Rohren aufsteigen, ein Vorteil gegenüber dreieckigen und gedrehten Rohren mit quadratischer Teilung.
Schallwände
Leitbleche werden verwendet, um die Strömung an den Mantel- und Rohrseiten so zu lenken, dass die Flüssigkeitsgeschwindigkeit ausreichend ansteigt, um einen hohen Wärmeübertragungskoeffizienten zu erreichen und die Verschmutzung, bei der sich unerwünschte Materialien auf der Wärmeübertragungsoberfläche bilden, deutlich zu reduzieren. Die Ansammlung von Verschmutzungen erhöht den Wärmeübertragungswiderstand und führt zu einer schlechten Leistung des Wärmetauschers. Bei horizontalen Rohrbündelwärmetauschern stützen die Leitbleche die Rohre und verhindern ein Durchhängen oder Vibrationsschäden.
Spurstangen und Distanzstücke
Zugstangen und Abstandshalter sind Stützen und Strukturkomponenten, die dazu dienen, die Leitbleche an Ort und Stelle zu halten und den Raum zwischen den Leitblechen aufrechtzuerhalten. Die Anzahl der Stäbe und Abstandshalter wird durch die Anzahl der Leitbleche und den Durchmesser der Hülle bestimmt. Zugstangen werden mit dem Rohrboden verschraubt und verlängern die Länge eines Bündels bis zur letzten Schallwand.