Tubvärmeväxlare

Tuberna är invalsade och/eller insvetsade i en eller två tubplattor och stöds av ett antal bafflar. Bafflarnas uppgift är även att styra flödet, så att optimal hastighet och turbulens erhålls. Ökad turbulens ger ett tunnare laminärt skikt vid tubväggen och därmed en effektivare värmeöverföring.

Oftast konstrueras värmeväxlaren så att de bägge medierna strömmar motströms — det ger den största temperaturdifferensen genom hela växlaren. Tubvärmeväxlaren konstrueras i en-, två- eller flerstråksutförande. Flera stråk ger möjlighet till en högre flödeshastighet och/eller kortare längd.

Vid stora temperaturvariationer kan kompensatorn utmattas. I det fallet är U-tubsväxlaren ofta att föredra — den är främst avsedd för ånga/vätska men kan med fördel användas vid stora temperaturdifferenser eller frekvent varierande drift, och är det bästa valet vid extremt höga tryck på mantelsidan.

Alternativ som ger rengöringsmöjligheter på mantelsidan är floating head-värmeväxlaren och Siljan Allards SAT — en utdragbar tubvärmeväxlare med förenklad design som ger den lägsta investeringskostnaden.

De termiska beräkningarna fastställer de nödvändiga värmeöverföringsytorna och optimerar tubdiametrar, tublängder, antal tuber samt strömningshastigheter och tryckfall. Vi använder etablerade beräkningsmetoder enligt TEMA och Bell–Delaware-metoden för mantelsidesflödet.

Tubdiametern väljs med hänsyn till flöde, tryckfall och rengöringsmöjligheter. Standard ytterdiametrar är 19, 25 och 38 mm — men vi tillverkar även i andra dimensioner efter kundens önskemål. Tubpitchen optimeras för att ge rätt balans mellan värmeöverföring och tryckfall: triangulär pitch ger bäst värmeöverföring, kvadratisk pitch underlättar rengöring.

Varje dimensionering levereras med fullständig beräkningsrapport som redovisar termiska och hydrauliska data, ingångsvärden samt resulterande geometri.

När de termiska beräkningarna är genomförda utförs de mekaniska beräkningarna för att dimensionera mantel, tubplattor, ändstycken etc. Vi utför själva beräkningar enligt PED 97/23/EC – EN 13445, TKN 87, PD5500:2000 och ASME.

Vid behov anlitar vi utomstående, dokumenterat kvalificerad expertis för beräkningar enligt andra normer och standarder. I övrigt följer vi TEMA:s rekommendationer för den mekaniska och geometriska designen.

Siljan Allards arbetar under ett kvalitetsledningssystem certifierat enligt ISO 9001. Tillverkningen av trycksatta kärl utförs under kontroll av ett ackrediterat organ (Notified Body) i enlighet med tryckkärlsdirektivet PED, kategori I–III beroende på tryck och volym.

Varje växlare genomgår en dokumenterad slutkontroll med trycktestning av mantel- och tubsidan var för sig — vanligen med vatten vid 1,5 × beräkningstrycket, eller med gas om vattenprovning inte är möjlig.

Materialcertifikat till EN 10204 standard 3.1 (eller 3.2 vid speciella krav) medföljer samtliga leveranser. Svetsarbeten utförs av godkända svetsare och alla WPS/PQR-dokument arkiveras.

Insvetsning av tuber i tubplattan ger en hermetisk tätning som tål höga temperaturer och tryck. Siljan Allards utför tubinsvetsning med TIG-svetsning, såväl manuell som helautomatisk orbital svetsning.

Orbital svetsning med robot ger extremt reproducerbara svetsar med kontrollerad inträngning och låg värmepåverkan. Metoden är särskilt lämplig vid höga krav på täthet eller vid svetsning av svårbearbetade legeringar som titan, duplex och höglegererat rostfritt stål.

Insvetsningen kan kombineras med invalsning för extra täthet och hållfasthet — ett krav vid höga driftstryck eller vid stora axialrörelser i drift.

Invalsning innebär att tuben expanderas mekaniskt i tubplattehålet och skapar en gastät och trycktålig anslutning utan svets. Metoden är standardmässig för de flesta applikationer och ger en robust infästning vid normala drifttryck och temperaturer.

Vi utför invalsning med kontrollerat valsningstryck för att säkerställa rätt utvidgningsgrad utan att tubväggen försvagas. Invalsningsgraden beräknas som en funktion av tubens väggtjocklek och materialets sträckgräns.

Vid höga temperaturer kan invalsade fogar lossna på grund av krypning och relaxation — i sådana fall kombineras invalsning med insvetsning för permanent täthet under alla driftförhållanden.

Ytbehandlingen väljs med hänsyn till mediets korrosivitet, drifttemperatur och kundkrav. Standard för rostfria stål är mekanisk slipning följt av betning och passivering, vilket löser upp föroreningar och värme­påverkad zon kring svetsar och återupprättar kromnivån i passivskiktet.

För extra hög ytrenhet — exempelvis livsmedels-, farmaceutisk eller halvledarindustri — kan vi leverera elektropolerade ytor till Ra ≤ 0,4 µm eller finare. Elektropolering ger en jämn, blank yta som är lättare att rengöra och extra korrosionsbeständig.

Sandblästrade ytor levereras vid önskad Sa 2,5-standard. Ytjämnheten dokumenteras och redovisas i leveransdokumentationen.

Havs- och bräckt vatten är extremt korrosivt mot konventionella rostfria stål. Kloridhalten orsakar spaltkorrosion och gropfrätning om fel material används. Siljan Allards levererar tubvärmeväxlare speciellt anpassade för havsvattenapplikationer.

De vanligaste materialen för havsvattenkyling är titan (Gr. 2 eller Gr. 7), superduplex (SAF 2507, Zeron 100) och 6Mo-legeringar (254 SMO, AL-6XN). Titan är det mest korrosionsbeständiga alternativet och används frekvent inom offshore- och marinapplikationer.

Manteln utförs vanligen i kolstål med epoxibeläggning eller katodiskt skydd, medan tuberna väljs i det korrosionsbeständiga materialet. Vi dimensionerar och tillverkar hela växlaren inklusive nozzlar, flänsar och fundament.

Siljan Allards har under mer än 30 år levererat tubvärmeväxlare till processindustri i hela Norden och Europa. Varje leverans är unik — ritad och tillverkad efter exakta processkrav.

Våra kunder finns inom massa- och pappersindustri, kemisk processindustri, livsmedel och dryck, offshore och marin industri, energi och kraftproduktion samt vattenrening. Vi har erfarenhet av alla vanliga legeringar — från standardgraderna 304 och 316L till duplex, superduplex, titan och nickelbaserade legeringar.

Kontakta oss för referensprojekt inom din specifika bransch eller applikation, eller besök oss i Rättvik för att se vår tillverkning.