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  Criteria for Shell & Tube Heat Exchanger Fixed and Sliding Saddle.
  글쓴이 : 켐엔지뉴비   고유ID : june5892     날짜 : 19-02-27 10:13     조회 : 151    
안녕하세요?
석유화학 쪽 신입사원인데 궁금한 것이 있어서 글 올립니다.
제목그대로 Shell & Tube Heat Exchanger  한 쪽 Support는 Fixed 되어 있고
나머지 한쪽은 Bolt Hole이 커서 Sliding 할 수 있게 되어 있습니다.
모든 Shell & Tybe Heat Exchanger가 이와 같은 방식인지 아니면
아니면 어떤 기준이 있어서 그 기준에 따라 달라지는 것인지 궁급합니다.
감사합니다.

스테파노 Stefano   19-02-28 11:33
(1) Expansion Joint, Floating Head, or U-Tube
Tube와 Shell의 Thermal Stress Analysis 결과에 의해 Fixed Tube Sheet로 제작하거나 Shell에 Expansion Joint 혹은 Floating Head Type으로 제작하는데 발주자가 미리 형태를 선정해두고 제작전 Stress Analysis를 제작자가 실시해서 기기 제작 시 Thermal Analysis 결과를 함께 납품하도록 하는 것이 보통입니다.  Thermal Stress를 나타내지 않는 U-tube로 선정할 수도 있습니다.

Shell의 Rear End(Front, Stationary End의 반대쪽)의 형태는 TEMA(미 열교환기제작자협회)에서 8개 종류로 구분하고 있는데 이중 Floating Head 형태는 4종류가 있습니다. 

https://www.google.co.kr/search?q=%22Heat+Exchanger+Head+Types%22&newwindow=1&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwj40Z2isd3gAhVL6LwKHfGCC58Q_AUIDigB&biw=1708&bih=832&dpr=1.1#imgrc=_

(2) Thermal Stress in Heat Exchanger

Thermal Analysis는 운전중 혹은 시동 및 정지도중 Shell와 Tube에서의 온도차가 발생하였을 때 Tube의 전체 수축력 혹은 인장력(튜브의 수축 혹은 인장 응력과 재료 전 단면의 곱)이 Shell의 전체 인장력 혹은 수축력과 Balance를 이룰 때 재료내에서 발생하는 응력이 사용재료의 허용범위에 있는지를 검토하는 것입니다.  사용재료의 허용범위는ASME/등의 제작표준을 적용하는 압력용기에 사용하는 재질에 명시되어 있습니다.
켐엔지뉴비 june5892   19-03-01 17:38
자세한 답변 진심으로 감사드립니다.

추가적인 질문에 대한 답변 부탁드립니다.!! (꾸벅)

  먼저, "Thermal Stress를 나타내지 않는 U-tube로 선정할 수도 있습니다."라고 말씀하셨습니다.

제가 알고 있기로는 U-TubeType은 자체적으로 Thermal expansion을 흡수할 수 있다고 알고 있습니다.

그렇기 때문에 Thermal Stress를 나타내지 않는다고 말씀하신건가요?

  두번째는 질문의 핵심이었던 Saddle(Heat Exchanger Support) Bolt Hole을 Bolt크기에 맞춰서 Fixed시키는 쪽이 있고

여유분을 두고 Nut를 tight하게 조이지 않아서 Sliding할 수 있게 하는데 이것 또한 Thermal Expansion Analysis의

결과를 토대로 판단하는 것인지요???\

미리 답변 감사드립니다.!!!!!
Stefano    19-03-03 18:58
(1) U-Tube의 경우 하나의 Tube Sheet에 연결되어 있고 Tube가 팽창하거나 수축해도 Shell에 Stress가 전혀 전달되지 않으므로 Exapansion Joint나 Floating Head 등을 거론할 필요가 없는 구조입니다.

(2) Shell에 달려있는 Saddle의 경우에도 Shell이 팽창, 수축하는 것을 흡수할 수 있도록 한쪽을 고정으로 나머지 한쪽을 Sliding Pad로 만들어 고정하는데 이는 Shell의 열팽창을 위해 고려하는 것이고 기기설치를 용이하게 하기위한 것일 뿐, Tube와 Shell의 Thermal Stress와는 무관한 것입니다.  이 구조는 Thermal Stress 없어도 Bolt Hole을 타원형으로 만들어 두는 것입니다.  기기장치 설치를 위해 Anchor Bolt 위치가 차이가 나더라도 쉽게 자리잡을 수 있도록 하기위해서 이지요.
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