회사 프로필
JMFILTEC은 완전 독점적 지적 재산권을 가진 고품질 순수 실리콘 카바이드 멤브레인의 연구, 개발 및 생산에 전념하는 국가적 하이테크 기업입니다. 순수 실리콘 카바이드 멤브레인의 발명 특허는 2013년에 신청되었고 2016년에 승인되었습니다.
왜 우리를 선택해야 하나요?
우리 공장
JMFILTEC은 완전 독점적 지적 재산권을 가진 고품질 순수 실리콘 카바이드 멤브레인의 연구, 개발 및 생산에 전념하는 국가적 하이테크 기업입니다. 순수 실리콘 카바이드 멤브레인의 발명 특허는 2013년에 신청되었고 2016년에 승인되었습니다.
R&D
JMFILTEC은 중국에서 실리콘 카바이드 멤브레인 응용 기술의 진흥을 우선시하는 공유 기업으로서 실리콘 카바이드 멤브레인 제조 및 응용 기술을 위한 R&D 센터를 설립했을 뿐만 아니라 동중국에서 초고온 탄소 복합 재료 제조를 위한 첨단 생산 장비를 보유하고 있습니다. 또한 중국 과학 아카데미의 상하이 실리콘 연구소 및 저장 대학과 같은 대학과 협력하여 멤브레인 소재 및 응용 기술 개발 서비스를 제공합니다.
응용 프로그램
우리 회사의 제품은 음용수의 고수준 정화, 해수 담수화의 전처리, 특수 물질의 분리 및 회수, 하수와 폐수의 심층 처리 및 재사용 및 기타 응용 시나리오에 성공적으로 적용되었습니다.
우리의 서비스
높은 플럭스, 높은 내식성, 손쉬운 세척, 긴 사용 수명으로 인해 당사는 고객과 시장에서 인정을 받았습니다.
실리콘 카바이드 열교환 튜브의 직진도 표준: 직진도(단위: mm/m) 1.2% 이하. 각 열교환 튜브 제품은 공장에서 출고되기 전에 표준 튜브 검사를 완전히 통과해야 합니다.
SiC 열교환 튜브란?
실리콘 카바이드 쉘 앤 튜브 열교환기는 고부식성 화학 물질의 냉각, 응축, 가열, 증발 및 흡수에 적합합니다. 실리콘 카바이드 쉘 앤 튜브 열교환기는 쉘 내부에 실리콘 카바이드 튜브 묶음으로 구성되어 있습니다. 한 유체는 튜브를 통과하고 다른 유체는 튜브 위로(쉘을 통해) 흐릅니다. 열은 유체 간의 직접 접촉 없이 실리콘 카바이드 튜브 벽을 통한 전도로 전달됩니다.
SiC 열교환 튜브의 장점
우수한 내식성
실리콘 카바이드는 고성능 엔지니어링 세라믹 소재로, 뛰어난 경도와 내식성을 자랑합니다. 다공성이 없는 단일상 무압 소결, 고순도 미립자 형태로 생산된 실리콘 카바이드는 흑연보다 훨씬 더 강한 특성을 자랑합니다. 흑연을 능가하는 온도 저항성과 무독성(무독성, 생분해성), 납, 카드뮴 또는 비소 오염이 없고, 강한 화학 반응성(황산, 질산 포함), 산화제 또는 알칼리와 같은 강한 부식 환경을 견딜 수 있을 만큼 오래 지속됩니다.
높은 열전도도
실리콘 카바이드 튜브 열교환기는 높은 열전도도를 자랑하여 에너지 사용량과 운영 비용을 크게 줄여주므로 이 소재는 효율적인 열 전달이 중요한 수요가 많은 응용 분야에 매우 적합한 선택입니다. 또한 이 최첨단 기술은 유지 관리 비용을 절감하고 환경을 보호하는 데 도움이 되는 긴 서비스 수명을 보장합니다.
좋은 기계적 강도
탄화규소는 최대 1400도까지 기계적 강도가 변하지 않기 때문에 열교환기에 이상적인 소재로, 강한 부식, 침식 및 입자 마모가 수반되는 혹독한 화학 처리 환경에 매우 적합합니다.
쉬운 유지 보수
실리콘 카바이드 튜브 열교환기는 유지관리를 쉽게 하고 가동 중단 시간을 최소화하며 가동 시간을 늘리도록 설계되었습니다. 낮은 오염 특성과 화학적 부식에 대한 저항성은 필요한 세척 가동 중단 시간을 최소화하여 생산 효율성을 높이는 동시에 운영 비용을 절감합니다.
관형 실리콘 카바이드 인서트 고온 열교환기는 금속 열교환기를 대체하기 위해 개발된 새로운 유형의 열교환기로, 고온 배기 가스에서 장시간 불합리하게 작동하고 사용 효과를 줄이기 위해 차가운 공기를 혼합해야 하는 문제를 해결합니다. 이 소재로 만든 열교환기는 세계에서 고온 배기 가스 폐열 회수의 신세대 제품입니다. 관형 실리콘 카바이드 인서트 고온 열교환기는 구조가 컴팩트하고 단위 체적당 열교환 면적이 큽니다. 내부 스프링을 채택하여 열 팽창을 압축하고 흡수합니다. 배기 가스 온도가 1300도일 때 공기 예열 온도는 600도 이상에 도달할 수 있습니다. 열교환기의 인터페이스 부분은 해당 기술을 채택하여 진동을 줄이고 밀봉을 강화하여 공기 누출을 줄입니다. 공기 누출률은 전문 요구 사항의 5% 미만입니다.
실리콘 카바이드 열교환기는 여러 개의 정사각형 공기 채널 섹션과 연도 가스 채널의 횡단면을 가진 직사각형 실리콘 카바이드 파이프로 구성됩니다. 공기 채널과 연도 가스 채널 파티션은 이중층으로 구조가 견고하고 기계적 강도가 높습니다. 골판지 세라믹 열교환기 파티션이 쉽게 균열되고 공기가 누출되는 문제를 해결합니다. 공기와 연도 가스 채널의 접합부에 4개의 L자형 씰이 붙여지고 쉘은 강판으로 만들어졌으며 가운데는 알루미늄 규산염 내화 섬유로 채워져 밀봉, 단열 및 기계적 진동 저항의 역할을 합니다. 공기 입구 및 출구 디스크는 내부 연결 유형입니다. 차가운 공기와 뜨거운 공기는 연결 파이프에서 안정적인 흐름을 생성하고 유량은 안정적입니다. 열교환기는 다양한 산업용로의 연도 가스 회수에 널리 사용될 수 있으며 이상적인 에너지 절약 장치입니다.
실리콘 카바이드 튜브의 고온 세라믹 열교환기는 길이가 380-1600mln인 튜브 디스크로 만들어진 내화성 세라믹 열교환기 튜브를 특징으로 합니다. 튜브의 조인트 디스크는 정사각형, 팔각형 또는 다각형이며, 조인트 이음매는 계단형 또는 평평한 조인트이며, 튜브의 중간 부분에는 내화성 후프가 제공되고 튜브는 유약으로 코팅됩니다. 열교환기의 상단 및 하단 층은 주입으로 밀봉됩니다. 이 방법으로 구성된 세라믹 열교환기는 기밀성이 높고 열교환 효율이 높으며 공기 누출률은 원래 열교환기보다 최소 50% 낮아 열교환기의 수명과 용광로의 수명을 연장할 수 있습니다.
본 실용신안의 특징은 세라믹 열교환관의 접합부와 관체가 전체적으로 일체화되고, 접합부는 U자형 홈 플러그인 밀봉 구조를 채택하여 압력이 높은 예열 매체가 압력이 낮은 예열 매체로 누출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 철강 기업의 침지조, 대형 연속 가열로, 비철 야금 시스템의 수직 레토르트 아연 용해 증류로, 타워형 아연 증류로 등 고온 공업로에 사용할 수 있으며, 공기 예열 온도는 800도에 도달할 수 있으며, 연료 절감률은 40%입니다.
열교환관의 재료 및 구조
튜브
쉘 직경이 10인치에서 100인치 이상인 열교환기는 일반적으로 산업 표준에 따라 제조됩니다. 일반적으로 교환기에 사용되는 0.625~1.5인치 튜빙은 저탄소강, 해군성, 구리, 구리-니켈, 스테인리스강, 하스텔로이, 인코넬 또는 티타늄으로 만들어집니다.
튜브 시트
튜브 시트는 일반적으로 둥글고 납작한 금속판으로 제작됩니다. 튜브 끝단의 구멍은 서로에 대한 패턴으로 튜브 끝에 뚫립니다. 튜브 시트는 일반적으로 튜브와 동일한 소재로 제조되며 공압 또는 유압 롤러로 튜브 시트에 부착됩니다. 이 시점에서 튜브 구멍은 뚫고 리밍할 수 있거나 기계로 가공한 홈입니다(이렇게 하면 튜브 접합부 강도가 크게 증가합니다).
쉘 조립
쉘은 파이프 또는 압연 판금으로 제작됩니다. 경제적 이유로 강철이 가장 일반적으로 사용되는 재료이며, 극한의 온도와 내식성이 필요한 응용 분야에서는 다른 금속이나 합금이 지정됩니다. 기성품 팝을 사용하면 제조 비용과 최종 고객에게 제공하는 리드 타임이 줄어듭니다. 일관된 내부 쉘 직경 또는 '원형도'는 외부 가장자리의 배플 간격을 최소화하는 데 필요하며, 과도한 공간은 유체가 채널링되고 코어를 우회하는 경향이 있으므로 성능이 저하됩니다. 원형도는 일반적으로 맨드릴을 사용하여 쉘을 그 주위로 확장하거나 세로 솔기를 용접한 후 쉘을 두 번 굴려서 증가시킵니다. 극단적인 경우도 있지만 쉘을 주조한 다음 올바른 내부 직경이 달성될 때까지 보어링합니다.
보닛과 엔드 채널
보닛/엔드 채널은 튜브 측 회로에서 유체의 흐름을 조절하며, 일반적으로 제작되거나 주조됩니다. 볼트와 개스킷 어셈블리로 튜브 시트에 장착되며, 많은 설계에는 조인트를 밀봉하는 튜브 시트에 '기계 홈' 채널이 포함됩니다.
방해물
배플은 두 가지 기능을 합니다. 조립 시에는 튜브 가이드 역할을 하고, 작동 시에는 유동으로 인해 발생하는 와류로 인한 진동을 방지하고, 마지막으로 가장 중요한 기능으로는 쉘 측 유체를 번들 전체로 전달하여 속도와 난류를 증가시키고 열 전달률을 효과적으로 증가시키는 것입니다.
모든 배플은 맞으려면 셸보다 약간 더 작은 직경을 가져야 하지만, 배플 주위의 유체 바이패스로 인한 성능 손실을 피하기 위해 허용 오차는 충분히 좁아야 합니다. 여기서 '셸 원형도' 개념이 배플 주위의 바이패스를 봉쇄하는 데 가장 중요합니다.

범용 부식 방지 실리콘 카바이드(SiC) 튜브
PFA 라이닝 튜브 시트
FFKM 및 FKM O'링 개스킷을 사용한 독특한 밀봉 시스템
뛰어난 열전도도
튜브 개수, 크기, 길이, 양쪽 패스 수 조절 가능
쉘 직경 100~400mm
14, 19 또는 25 mm Ø 튜브
1000mm ~ 4500mm 길이의 튜브
프로세스 측 쉘 또는 헤더용 유리 라이닝 강철, PTFE 라이닝 강철 또는 유리
서비스 측 쉘 또는 헤더용 탄소강, 스테인리스강, 유리 라이닝강, PTFE 라이닝강 또는 유리
독특하고, 매우 안전하고 신뢰할 수 있는 3중 튜브 시트/이중 밀봉 시스템
쉘 앤 튜브 열교환기의 목적
쉘 앤 튜브 열교환기의 목적은 한 유체에서 다른 유체로 열을 전달하는 것입니다. 이는 화학 처리, 발전, 석유 및 가스, HVAC를 포함한 광범위한 산업에서 일반적으로 사용됩니다.
쉘 앤 튜브 열교환기는 서로 다른 온도에 있는 두 개 이상의 유체 사이에서 열을 전달하는 데 사용되는 장치입니다. 열교환기는 쉘 안에 둘러싸인 일련의 튜브로 구성됩니다. 두 유체는 쉘 내부의 튜브를 통해 흐른 다음, 열은 튜브 벽을 통해 한 유체에서 다른 유체로 전달됩니다.
이러한 교환기는 1차 유체가 튜브를 통해 흐르도록 하고, 2차 유체는 바깥쪽을 둘러싼 셸을 통해 흐르도록 하여 작동합니다. 열은 일반적으로 구리나 스테인리스 스틸과 같은 금속으로 만들어진 튜브 벽을 통해 더 뜨거운 유체에서 더 차가운 유체로 전달됩니다.
유체는 섞이는 것을 방지하기 위해 분리되어 있으며, 일반적으로 열전달 효율을 극대화하기 위해 반대 방향으로 흐릅니다.
사용 후, 열교환기는 단방향 쉘과 튜빙 덕분에 완전히 퍼지되고 새로운 프로젝트를 위해 준비될 수 있습니다. 이는 튜브를 오염되지 않게 유지하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 연속 또는 일괄 작업에 이상적입니다.
쉘 앤 튜브 열교환기는 튜브형 열교환기라고도 하며, 튜브 번들의 벽면을 쉘에 둘러싼 열전달 표면으로 하는 인터월 열교환기입니다. 이러한 종류의 열교환기는 구조가 간단하고 작동이 안정적입니다. 다양한 구조적 재료(주로 금속 재료)로 만들 수 있으며 고온 고압에서 사용할 수 있습니다. 현재 가장 널리 사용되는 유형입니다.
쉘 앤 튜브 열교환기의 열교환 튜브 교체 시 주의사항:
1. 튜브 표면에는 균열, 접힘, 두꺼운 표면 및 기타 결함이 없어야 합니다.
2. 튜브를 접합해야 하는 경우 동일한 열교환 튜브에 대해 단 하나의 용접 조인트만 허용됩니다(U자형 튜브는 두 개의 용접 조인트를 가질 수 있음). 가장 짧은 튜브의 길이는 300mm 이상이어야 하며, U자형 튜브 굽힘부의 길이는 최소 50mm 이상이어야 합니다. 긴 직관부에는 접합 용접이 없어야 합니다. 맞대기 조인트 오정렬의 양은 튜브 벽 두께의 15%를 초과해서는 안 되며, 0.5mm를 초과해서는 안 됩니다.
3. 튜브와 튜브 시트를 팽창시킬 때 튜브의 경도를 검사해야 합니다. 일반적으로 튜브의 경도는 튜브 시트의 경도보다 30HB 낮아야 합니다. 튜브의 경도가 튜브 시트의 경도보다 높거나 가까울 때 튜브의 양쪽 끝을 어닐링해야 하며 어닐링 길이는 튜브 시트의 두께보다 80~100mm 더 길어야 합니다.
4. 튜브의 양쪽 끝과 튜브 판 구멍은 깨끗하고 기름 및 기타 먼지가 없어야 하며 팽창 및 기밀성에 영향을 미치는 세로 또는 나선형 자국이 없어야 합니다.
5. 튜브의 양쪽 끝은 길이 4 ± 1mm로 튜브 판 밖으로 튀어나와야 합니다.
6. 튜브와 튜브 플레이트의 팽창 조인트에는 유압 팽창을 채택해야 합니다. 각 볼록부는 최대 2회 재팽창해야 합니다.
7. 관 및 관판을 용접할 때, 관의 절단면은 평평하고 버, 융기, 균열, 중간층 등이 없어야 하며, 용접 품질에 영향을 미치는 슬래그, 산화철, 오일 스케일 및 기타 이물질이 없어야 합니다.
쉘 앤 튜브 열교환기의 유지관리 및 청소 전략
쉘 앤 튜브 열교환기는 산업 및 상업 환경에서 인라인 난방 및 냉방 요구 사항을 위해 설계되었습니다. 아무리 잘 만들어졌더라도 이러한 통합 구성 요소는 오염 및 부식에 취약하므로 일관된 성능과 수명을 보장하기 위해 적절한 유지 관리 및 세척 프로토콜이 필요합니다.
유체를 섞지 않고 열을 전달하는 데 사용되는 이러한 교환기는 아마도 다양한 환경에서 사용되는 가장 일반적인 유형일 것입니다. 올바른 절차적 유지 관리/청소 단계를 아는 것은 지속적인 최적 성능에 필수적입니다.
외부를 검사하여 손상(예: 균열, 누수, 마모 및 파손)이나 부식 흔적이 있는지 확인하고 동시에 교환기가 제대로 고정되어 있는지 확인합니다.
튜브 번들을 검사하여 부식이나 오염의 징후를 확인합니다. 후자는 튜브 표면에 고체가 쌓여서 효율성을 떨어뜨릴 때 발생합니다.
교환을 통해 흐르는 유체를 확인하여 올바른 압력과 온도를 확인합니다. 오염이나 누출 징후도 확인합니다.
부식이나 파울링이 있는 경우 아래 방법에 따라 튜빙을 청소합니다. 표준(즉, 가벼운) 파울링만 있는 경우 화학 세척으로 충분합니다.
교환기를 다시 조립하고 모든 구성 요소가 다시 연결되고 제대로 고정되었는지 확인하세요.
누출, 온도, 압력을 테스트하여 최적의 성능을 위해 필요한 조정이 이루어졌는지 확인합니다.
당연한 것처럼 보일 수 있지만, 위의 단계를 따르고 일반적인 문제에 대한 주의를 기울이는 것은 이러한 필수 구성 요소의 장기적 수명을 유지하는 데 필수적입니다.
일반적으로 부식은 튜브 재질이 주변 환경이나 유체와 부정적으로 반응하여 누출, 열 전달 감소, 튜브 벽 얇아짐 등의 현상이 발생할 때 발생합니다.
예방이 최선의 조치입니다. 부식 방지 재료(eG, 티타늄 또는 스테인리스 스틸)를 사용하고 보호 코팅을 적용하는 것은 이러한 일이 발생하지 않도록 하는 일반적인 관행입니다. 그러나 조기 부식 감지를 보장하기 위해 여전히 테스트 및 시각 검사를 수행해야 합니다.
광범위한 부식이 이미 발생한 경우 구성 요소를 교체해야 합니다. 따라서 항상 예방 조치를 따라야 합니다.
튜브 파울링은 쉘 앤 튜브 열교환기와 관련된 가장 흔한 문제입니다. 이는 물질(예: 생물학적 물질, 스케일 또는 먼지)이 튜브 내부 또는 외부에 축적되어 열 전달을 감소시키고 시스템 성능을 저하시키며 압력 강하를 증가시킬 때 발생합니다.
튜브 파울링은 심각도에 따라 두 가지 방법으로 해결할 수 있습니다.
가벼운 파울링의 경우 화학적 세척으로 충분합니다. 이 방법은 단순히 화학 물질을 사용하여 파울링된 물질을 용해하고 씻어냅니다. 그러나 심한 파울링의 경우 기계적 세척이 가장 좋습니다. 여기에는 브러시나 워터젯을 사용하여 파울링 물질을 물리적으로 제거하는 것이 포함됩니다.
균열이나 누수는 기계적 손상으로 간주됩니다. 일반적으로 이러한 문제는 튜브 교체 또는 수리를 통해 해결됩니다.
열교환기 및 3D 프린팅, 토폴로지 최적화, 격자 구조 및 항공우주 응용 분야
열교환기는 다양한 응용 분야에서 없어서는 안 될 것입니다. 일반적으로 열교환기는 작동 중에 구성 요소에서 발생하는 과도한 열을 제거하기 위해 유체(일반적으로 움직이는 유체) 간에 열을 전달하는 데 사용됩니다. 특히 항공우주 응용 분야에서 대부분의 엔진 냉각은 엔진과 캐빈 사이에 위치한 공기 오일 열교환기에 의해 제공됩니다. 열교환기는 작동 중에 엔진 오일을 냉각하여 엔진 용량을 최대한 최적화할 수 있습니다. 따라서 이 장치는 고온, 심각한 부식 및 마모 조건에서 작동할 수 있어야 하며 해양 대기에서 장시간 가동 중단, 동적 진동 및 장기 작동 영역에 적합한 항공기에 적합해야 합니다.
복잡한 구조로 인해 항공우주 열교환기는 전통적으로 브레이징 또는 확산 접합을 통해 얇은 판을 조립하는 긴 공정을 통해 생산됩니다. 브레이징은 연결된 기판보다 융점이 낮은 필러 금속을 사용하여 강력한 접착력을 생성하고 내식성을 개선할 수 있습니다. 그러나 여러 개의 조인트가 있는 대형 구성 요소에는 전적으로 적합하지 않으며 최적의 결과를 얻으려면 고도로 숙련되고 경험이 풍부한 작업자가 필요합니다. 혁신적인 확산 접합은 금속 구성 요소 간의 더 좋고 쉬운 접합을 용이하게 하여 고성능 컴팩트 열교환기를 만들어낼 수 있습니다. 특히 이 공정에는 고온과 압력을 가하여 시트를 녹이거나 모양을 변형시키지 않고 접합하는 것이 포함됩니다. 그러나 이 공정에는 특수 장비와 더 긴 처리 시간이 필요합니다. 또한 연결의 성공은 표면 처리와 표면 간의 밀접한 접촉에 따라 달라지므로 복잡한 기하학적 모양의 적용 범위가 제한됩니다. 수년에 걸쳐 항공우주 산업은 상당한 기술적 발전을 이루었으며 이제 열교환기 구성 요소의 제조 효율이 높아져 폐기물을 최소화할 수 있습니다. 그러나 새롭고 더 효율적인 열교환기의 개발은 여전히 진행 중입니다. 가장 중요한 것은 구성 요소의 크기에 영향을 미쳐 최종 중량을 줄이는 동시에 높은 수준의 열 효율 성능을 달성하는 것입니다. 따라서 열교환기의 설계 및 제조 과정에는 엔지니어링 및 생산 비용 측면에서 도전적인 몇 가지 주요 목표가 있습니다.
오늘날 항공우주 산업에서 사용되는 모든 구성품은 가장 엄격한 환경 규정을 충족하기 위한 제조 및 서비스 수명에 대한 요구 사항이 있어 이러한 산업은 열교환기에 대한 새로운 비전을 가져야 합니다. 그들은 복잡한 설계를 통해 열교환 효율을 개선하기를 바라지만, 전통적인 제조 기술로도 복잡한 시스템을 제조할 수 있습니다. 또한 이 새로운 규정은 새로운 제조 기술에 대한 고려를 불러일으켰으며, 따라서 밀도/강도 비율이 높은 재료도 고려하게 되었습니다.
열교환기의 설계는 일반적으로 구성 요소의 표면적을 최대화하고 구성 요소 내의 압력 강하를 최소화하는 것 사이의 복잡한 균형을 포함합니다. 일반적으로 열교환기는 전달 메커니즘, 공정 특성, 유체 흐름 및 소형화와 같은 다양한 방식으로 분류할 수 있습니다. 소형 열교환기의 특징은 단위 체적당 많은 수의 열교환 표면을 가지고 있으며, 구성 요소의 총 체적을 최소화하여 열전달을 최대화하는 것이 소형 열교환기 설계의 기초입니다. 비교적 작은 크기, 가벼운 무게 및 높은 열 효율로 인해 이러한 소형 열교환기는 항공우주 산업에서 널리 사용되었습니다.
위상 최적화와 격자 구조가 높게 평가됨
과학계는 여전히 열교환기의 기존 한계를 해결하고 열 효율을 극대화하는 동시에 매우 컴팩트하고 가벼운 구성 요소를 달성하기 위한 새로운 설계 도구와 제조 방법을 모색하고 있습니다. 열교환기의 많은 세부 사항은 궁극적으로 성능 요구 사항이 아니라 제조 역량에 의해 결정됩니다. 따라서 피치, 핀 높이, 핀 두께와 같은 변수의 효과를 이해하는 것은 가볍고 고성능의 열교환기를 반복적으로 생산하는 데 중요합니다. 과거에는 핀 모양과 열 효율 간의 상관 관계에 대한 광범위한 연구가 새로운 열교환기 설계를 주도했습니다. 전통적으로 사용되는 핀 유형은 금속판 성형 또는 굽힘 공정의 결과이며, 기하학적 모양은 최종 구성 요소에서 쉽게 연결할 수 있어야 합니다. 이는 새롭고 더 강력한 열교환기를 생성하기 위한 가능한 기하학적 조합을 줄입니다.
현대 산업은 일정 수준의 기술 진보에 도달했으며, 이는 위의 한계를 극복할 수 있음을 보장할 수 있습니다. 특히, 설계 단계에서 토폴로지 최적화와 생산 단계에서 적층 제조를 결합하면 열교환기의 생산 공간이 확장되고 가능한 범주가 추가되며, 일부 제한 하에 항공우주 및 기타 응용 분야의 성능을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다.
토폴로지 최적화는 가변적인 설계 매개변수와 제약 조건을 사용하여 하나 이상의 목적 함수의 최대화 또는 최소화를 보장하는 모양을 생성하는 수학적 기법입니다. 구체적으로, 최적화는 엔지니어링 매개변수의 값을 조정하여 제약 조건을 충족하는 동시에 목적 함수의 최대 또는 최소값에 도달함으로써 달성됩니다. 이 유용한 도구는 고급 계산 모델링 소프트웨어 및 적층 제조 기술과 결합하여 최적화된 표면과 낮은 무게를 가진 열교환기 설계를 만들 수 있습니다.
열 발산과 성능을 극대화하려는 수요가 증가함에 따라 열교환기 설계에 대한 새로운 비전이 생겨났습니다. 예를 들어, 격자 구조의 사용은 열 전달을 향상시키고 열교환기의 효율성을 개선하는 가능한 방법으로 입증되었습니다. 격자 구조는 주기적인 위상 순서로 배열된 기둥으로 구성된 구조로, 한 번 이상 반복됩니다. 그리드 구조는 상당한 기계적 저항을 보장하여 효율적인 하중 지지 시스템을 형성하고 교차 흐름 열교환을 위한 제조 가능성도 제공합니다. 기공을 통해 전파되는 차가운 유체의 교차 흐름으로 인해 뜨거운 유체의 열은 전도와 대류를 통해 메시 구조를 통해 국부적으로 소산됩니다. 격자 구조의 빈 영역에서 높은 열 전도도, 대류 및 낮은 흐름 저항의 조합은 효율적인 열교환으로 이어집니다. 전통적으로 격자 구조는 아키텍처 수에 많은 제한이 있는 전통적인 제조 기술을 사용하여 생산됩니다. 반면에 현대의 적층 제조 기술의 도입으로 생성될 수 있는 가능한 기하학적 모양이 확장되었습니다.
현재 중공 구조의 사용에 대한 연구가 진행 중이며, 격자 구조와 결합하면 열 효율을 크게 개선할 수 있습니다. 적층 제조를 통해 제조된 이러한 새로운 중공 벽 열교환기는 엄청난 산업 개발 잠재력이 있지만 열 전달, 손실 및 구조 유형 간의 관계는 여전히 적절하게 평가되어야 합니다. 그러나 적층 제조를 통한 격자 구조 및 얇은 벽 피처 제조의 일부 제한은 여전히 과학 연구가 해결하려고 노력하는 과제입니다. 최소 및 최대 경사, 두께 및 정확도의 제한은 항상 복잡한 구조의 제조를 보장하지는 않습니다.
열교환기의 적층 제조
적층 제조는 복잡한 기하학적 모양을 가진 신제품을 만드는 데 큰 유연성과 기회를 제공하는 현대적인 제조 공정입니다. 최근 수십 년 동안 적층 제조는 기존 제조 기술로는 제품을 생산하기 어렵고 원자재 낭비가 심각한 산업 분야에 큰 영향을 미쳤습니다. 또한 적층 제조의 도입으로 토폴로지 최적화와 같은 기술을 구현하여 구성 요소의 무게를 줄여 성능을 개선할 수 있었습니다. 따라서 이러한 공정을 사용하여 항공우주 산업에서 구성 요소를 제조함으로써 혁신 기회가 증가하고 열교환기를 제조하는 새로운 방법이 제공되었습니다.
오늘날 수십 개의 적층 제조 공정이 있지만 열교환기를 제조할 수 있는 3D 프린팅 공정은 신중하게 식별해야 합니다. 직접 에너지 증착(DED) 기술은 대형 부품을 생산할 수 있지만 제품의 최종 표면과 치수 정확도가 좋지 않아 이 공정은 얇은 피처 열교환기를 생산하는 데 적합하지 않습니다. 초음파 적층 제조(UAM)는 초음파 마찰을 사용하여 얇은 금속판을 연결한 다음 삭감 제조를 통해 층을 처리하여 원하는 기하학적 모양을 만듭니다. 현재 많은 연구에서 이 기술이 열교환기를 제조할 수 있는 능력을 입증하고 있습니다. 분말 베드 용융 기술은 현재까지 금속 부품의 대량 생산을 위한 가장 널리 사용되는 적층 제조 방법이며, 이 공정은 현재 사용 가능한 가장 일반적인 3D 인쇄 열교환기를 생산합니다. 3D 프린팅 기술의 성숙으로 항공 엔진과 같은 산업을 위한 보다 효율적인 열교환기를 설계하는 것이 가능해졌습니다.
GB/T151 열교환기 개정 계획
1. 열교환기
국가표준계획 "열교환기"는 TC262(국가보일러 및 압력용기 표준화기술위원회)의 관할이며, 262SC5(국가보일러 및 압력용기 표준화기술위원회 열교환기 분과)에서 시행하고, 국가표준위원회가 감독합니다.
2. 주요 제도 단위
간쑤 란커 석유화학 하이테크 장비 유한회사, 중국 특수 장비 시험 및 연구원, 국가 시장 규제 관리국 특수 장비 안전 감독국, 중국 석유화학 공정 건설 유한회사, 시노펙 광저우 공정 유한회사, 상하이 란빈 석유화학 장비 유한회사, 시안 교통 대학, 톈진 대학, 칭화 대학, 중국 쿤룬 공정 유한회사, 톈화 화학 기계 및 자동화 연구 및 설계 연구소 유한회사, 중국 톈진 공정 유한회사, 상하이 특수 장비 감독 및 검사 기술 연구소, 장쑤 특수 장비 안전 감독 및 검사 연구소, 중국 석유화학 주식회사 상하이 가오차오 지점, 란저우 란시 그룹 유한회사, 저장 중다 신소재 유한회사, 장쑤 창바오 푸레이센 강관 유한회사 페트로차이나 동중국 설계 연구소 유한회사, 란저우 관위 열전달 및 에너지 절약 공정 기술 연구 유한회사 유한회사, 상하이 블루오션 과학기술혁신시험유한회사 등.
3. 기본 정보
계획 번호: 20241614-T-469
개정: 개정
프로젝트 기간 : 16개월
출시일: 2024년 5월 31일
선언일자: 2021년 8월 21일
공고 시작일 : 2024년 4월 12일
발표 마감일: 2024년 5월 12일
표준 카테고리: 제품
국제표준분류번호: 71.120.30
중앙 단위: 국가 보일러 및 압력 용기 표준화 기술 위원회
실행 단위: 국가 보일러 및 압력 용기 표준화 기술 위원회 열교환기 지부
담당부서 : 국가표준위원회
4. 수요 상황
GB/T 151은 TSG 21 조정 표준으로, 중국 열교환기 기본 기술 표준에 속합니다. GB 151-1999 버전에는 영어 버전이 포함되어 있어 중국의 열교환기 기술과 제품이 해외 시장에 진출하는 데 상당한 지원을 제공합니다. 현재 중국 독립 기술이 주도하는 국제 프로젝트 수가 증가하고 있으며, 새로운 표준이 개정된 후 전체 구조, 적용 범위, 기술 내용 및 에너지 효율 등급이 상당한 변화를 겪었습니다. 따라서 영어 버전의 표준을 동시에 구현하여 중국의 독립 브랜드를 구축하고 국제 에너지 효율 교류를 강화하며 해외에서 제품을 홍보하는 데 표준 지원을 제공해야 합니다.
5. 목적 및 의의
열교환기는 열교환 및 전달에 사용되는 단위 공정 장비로, 석유, 화학, 야금, 전력, 제약, 식품, 경공업, 기계 등의 산업에서 널리 사용됩니다. 국가시장규제총국의 통계에 따르면, 중국에는 등록된 압력용기가 약 500만 대, 열교환기가 약 100만 대가 있어 20% 이상을 차지합니다.
열교환기는 특정 유형의 압력 용기에 속하며, 안전을 보장하는 것이 기본입니다. 또한, 공정 산업에서 핵심적인 에너지 소모 장비로서, 에너지 효율 수준은 에너지 산업의 녹색 발전을 위한 중요한 보장입니다.
1990년대 이후 중국은 연구를 기반으로 중국 특색의 열교환기 기술 표준 체계를 수립한다는 개념을 점차 발전시켜 왔습니다. 2014년에는 GB/T 151을 기반으로 한 제품, 구성 요소 및 성능 표준을 포괄하는 시스템 아키텍처가 점차 형성되었습니다. 동시에 안전 및 성능에 대한 공통 요구 사항이 표준에서 처음으로 명확해졌습니다.
지난 10년 동안 탄소 피크, 탄소 중립과 같은 국가 전략 방향의 지도 및 실행으로 에너지 산업의 발전은 새로운 상황을 제시했습니다. 신흥 분야에 대한 수요는 계속 확대되고, 응용 시나리오는 끊임없이 등장하고 있으며, 대규모 개발이 번창하고 있습니다. 열교환기 제품은 복잡하고 다양한 개발 모델을 제시했으며, 기존 표준 경계는 깨졌습니다.
이를 위해 표준 범위, 방법 및 지표의 적응성에 대한 연구를 종합적으로 검토하고 수행하고 다음 네 가지 측면에서 개발 및 개선이 필요합니다. 1) 응용 시나리오: 석유의 "에너지" 속성은 점차 약화되고 있으며 화학 기초 재료로서의 수요가 점차 증가하고 있으며 "실체화" 발전 추세가 명확합니다. 동시에 청정 에너지, 태양 에너지, 수소 에너지와 같은 신흥 분야에 대한 수요가 끊임없이 확대되고 있습니다.
표준의 원래 적용 분야 및 제품 범위는 더 이상 산업 개발의 요구에 적합하지 않습니다. 열교환기에 대한 일반 기술 표준 시스템을 개정 및 개선하고 열교환기에 대한 공통 요구 사항을 요약하고 개선해야 합니다. 카드 유형, 완전 용접 플레이트 유형 및 플레이트 쉘 유형과 같은 다양한 유형의 열교환기 제품을 포함하도록 열교환기 제품에 대한 참조 표준의 범위를 확장합니다. 코일 튜브 및 진공 확산 용접 플레이트와 같은 새로운 열교환기 제품 표준을 흡수하고 홍보합니다. 표준의 지속적인 개발을 고려하여 GB/T 151 관할권에 포함될 미래 제품에 대한 지침 또는 솔루션을 제공합니다.
2) 에너지 효율 등급: 에너지 절약 및 배출 감소는 탄소 피크 및 탄소 중립과 같은 국가 전략을 달성하는 중요한 수단이 되었습니다. 정유 기업의 고에너지 소비 및 에너지 회수 장비로서 열교환기 열전달 향상, 에너지 효율 계산 및 평가는 시급히 극복해야 할 핵심 문제가 되었습니다.
고효율 구성 요소와 유동 구조로 대표되는 수동적 강화 열전달 기술은 상당한 진전을 이루었으며, 열교환기 강화 열전달 기술의 발전을 촉진했습니다. 그러나 제품 선택 및 설계를 안내할 정량적 데이터가 부족합니다. 전통적인 유동 경로 분석 방법은 쉘 앤 튜브 열교환기의 쉘 측 누출 영역의 구조 설계에 대한 기본 요구 사항을 제안하지만 정량적 분석이나 실험적 데이터 검증이 부족합니다.
이를 위해서는 에너지 효율 관련 지표와 평가 요소를 정량화하고, 각종 제품규격의 에너지 효율 산정 및 평가방법을 점진적으로 개선하는 것이 필요하다.
3) 품질 및 효율성 개선: NB/T 47019는 원래 I 및 II 수준 정확도를 기반으로 더 엄격한 TI 수준 정확도를 제안하여 열교환기 구성 요소의 품질 수준을 더욱 개선했습니다. 이에 따라 튜브 번들에 대한 품질 등급 시스템을 확립하기 위해 표준을 더욱 개선해야 합니다.
이를 위해, 본 규격에서는 관판 및 관구멍의 정밀도 및 치수 계열을 사용 특성에 따라 합리적으로 분류하고 대응시키고, 관두의 구조형식, 구조설계, 강도산출방법 등을 보완 및 개선하며, 용접, 팽창접합 공정평가, 비파괴검사방법 등에 대한 특수 요구사항을 제정하여 열교환기의 내부품질 향상에 기여해야 한다.
4) 대규모: 통합 정제 및 화학 공정과 대규모 장비는 석유화학 산업 발전에서 피할 수 없는 추세가 되었습니다. 제품의 구조적 치수는 극한 크기로 빠르게 발전하고 있으며, 많은 열교환기의 공칭 직경은 4000mm를 크게 초과했습니다(EO 반응/열교환기, 말레산 무수물 반응/반응기, 스티렌 다단 냉각기 등).
열교환기의 높은 유동 부하 조건은 유동으로 인해 발생하는 대형 튜브 번들의 진동을 제품 신뢰성의 제한 요소 중 하나로 만듭니다.
튜브 플레이트 설계 방법은 대구경, 비표준 파이프, 수직 자중 하중을 고려하는 데 많은 한계가 있습니다.
이를 위해 표준에서는 대형 제품의 기술 진보와 엔지니어링 경험을 조사하고, 다양한 유형의 열교환기의 적용 직경 범위를 개선하고, 유체 유도 진동의 설계 방법을 개선하고, 엔지니어링 지원 조치를 개선하고, 튜브 플레이트 경량 설계 방법의 적용을 촉진하고, 튜브 플레이트의 계산 모델, 매개변수 및 평가 지표를 개선하고, 대규모 열교환기의 튜브 플레이트에 대한 수치 해석에 적합한 엔지니어링 방법을 형성해야 합니다.
6. 범위 및 주요 기술 내용
1. 본 표준은 금속 열교환기의 일반적인 요구사항, 재료, 설계, 제조, 검사, 승인, 설치 및 사용에 관한 사항을 규정합니다.
이 표준에 적용되는 설계 압력은 다음과 같습니다.
a) 쉘 앤 튜브 열교환기의 설계 압력은 35MPa를 초과해서는 안 됩니다.
b) 기타 구조형 열교환기의 설계 압력은 해당 제품 규격에 따라 결정됩니다.
이 표준에 적용되는 설계 온도는 다음과 같습니다.
a) 강철은 GB 150에 나열된 재료에 대한 허용 온도 범위를 초과해서는 안 됩니다.2-2011
b) 기타 금속 재료는 해당 기준 규격에 열거된 허용 작동 온도에 따라 결정한다. 이 규격에서 쉘 앤 튜브 열교환기에 적용되는 공칭 직경은 6000mm를 초과해서는 안 되며, 설계 압력(MPa)과 공칭 직경(mm)의 곱은 4.05 × 10^4를 초과해서는 안 된다.
2, 주요 기술적 내용
a) 일반 요구 사항 개선:
1) GB/T 151 4.1.1의 "일반 요구사항" 조항을 개선하여 이 표준의 일반 요구사항을 충족하는 열교환기의 새로운 경우 및 새로운 구조의 경우 아직 제품 표준이 없는 경우 하중 조건 및 구조적 특성을 기반으로 특수 기술 조건 또는 기업 표준을 개발해야 함을 규정합니다.
2) GB/T 151 4.1.2 "일반 요구사항" 조항을 개선하고 SH/T 3119-2016(슬리브 유형), NB/T 47004.2(전용접 판 유형), XXXX(판 쉘 유형) 및 기타 열교환기 제품 표준을 보완합니다.
b) 파이프 헤드에 대한 전문 기술 규정 개발:
1) 부록 N을 추가하여 NB/T 47014 부록 D에 있는 열교환 튜브 헤드에 대한 용접 공정 평가의 단일 유형 및 적용성 부족 문제를 해결합니다. 튜브 헤드에 대한 필렛 용접, 홈 용접 및 조합 심 용접의 용접 공정 평가에 대한 특별 요구 사항을 제안합니다. NB/T 47031.2 부록 A에 있는 파이프 헤드에 대한 비파괴 검사 유형 및 결함 기준의 적용성이 제한적이고 산업의 높은 매개변수 및 신뢰성 요구 사항과 결합하여 파이프 헤드의 비파괴 검사에 대한 특별 요구 사항을 제안하여 내부 결함의 등급과 파이프 헤드 공정 시편에 대한 비파괴 검사 방법을 명확히 합니다.
2) 부록 P를 추가하고 강도팽창관 헤드의 팽창접합 공정 평가에 대한 특별 요구사항을 제안한다.
3) 부록 Q를 추가하여 강도용접, 강도확장 및 복합구조물 파이프 헤드 인발하중에 대한 평가방법 및 실시규칙을 제안한다.
4) "비파괴 검사"에 대한 GB/T 151의 조항 8.13을 추가하고(이전에는 아래로 이동됨), 파이프 헤드의 방사선 검사에 대한 원칙 조항(예: 설계 문서에 명시된 경우, 매체가 극도로 위험한 경우 등)을 제공하며 최소 샘플링 비율을 제안합니다.
c) 사양 매개변수 업그레이드:
1) GB/T 151 1.5의 "범위" 조항을 개선하고, 비탈착식 튜브 번들의 직경 범위를 6000mm로 확장하고, 탈착식 튜브 번들의 직경 범위를 2600-3000mm로 확장하며, 설계 압력과 공칭 직경의 곱을 4.05 × 10^4로 증가시킵니다.
d) 유체 유도 진동: 원자력 기술의 진보와 석유화학 공학 응용 사례를 결합하여 유체 유도 진동의 설계 방법을 개선하고 공학 지원 조치를 더욱 정교화합니다. 구체적으로는 다음을 포함합니다.
1) GB/T 151의 "쉘 프로세스" 조항 6.8을 개선하고 새로운 우회 설계 방법을 보완합니다.
2) GB/T 151 부록 C의 "유체 유도 진동"을 개선하고 완전 지지 플레이트와 진동 방지 플레이트에 대한 설계 원칙을 제공합니다.
e) 튜브 플레이트 계산 방법 확장:
1) 튜브 플레이트 하중(자중)의 적용성 설명 및 계산방법(대경)
2) 대형 외부흡입관 구조의 응력 계산 방법.
3) 주전자 모양 경사원뿔 구조의 등가강성 계산 기준.
4) 튜브 플레이트 주위의 개구부에 대한 최소 거리 요구사항이 제안되었습니다.
5) 튜브판의 등가실체판구조에 대한 응력해석방법.
f) 지원 데이터 업그레이드:
1) 실린더에 대구경 등급을 추가하고 최소 두께 값을 제공합니다.
2) 대구경 원통에 대한 진원도 공차를 제공합니다.
g) 열교환기의 에너지 효율 지표 개선:
1) GB/T 151 "선정 및 계산"의 섹션 4.3.2.1의 조항 a)를 개선하고 특정 에너지 효율 요구 사항을 보완합니다.
2) 에너지 효율 시험 및 평가 방법을 보완하기 위해 GB/T 151 "선정 및 계산" 4.3.2.1절에 d) 조항을 추가합니다.
h) 효율적인 열전달을 위한 구체적 대책:
1) GB/T 151 "선정 및 계산"의 4.3.2.2절을 개선하고 고효율 열전달 소자 또는 고효율 쉘 측면 구조를 사용하여 열전달 효율을 향상시키는 방법을 권고합니다.
2) GB/T 151의 "열교환관"에 대한 5.4.2절을 개정하고, 꼬인 관 등 고효율 열전달 구성 요소를 추가하며, 다양한 구성 요소에 대해 적용 가능한 시나리오와 열전달 효율 지표를 제공한다.
3) GB/T 151 "방벽(구성요소)"의 6.8.2.1절과 6.8.2.3절을 개선하고 나선형 방벽, 방벽과 같은 고효율 쉘 측면 구조에 대한 일반 도면, 적용 시나리오, 레이아웃 원칙 및 열전달 효율 지표를 추가합니다.
i) 쉘 유로 경로의 정량적 누출 지표 및 에너지 효율 등급 매기기: 쉘 유로 경로 내 각 유로의 누출 지표에 대한 정량적 데이터를 제시하고, 번들 레벨과 에너지 효율 지표 간의 관계를 확립하며, 데이터 정량화 및 에너지 효율 등급 매기기를 실현합니다.
j) 쉘 흐름 경로 지수 매개변수의 결정 및 최적화:
1) GB/T 151의 6.8.2.2.3절 “열교환관과 방벽 사이의 간극 제어”를 개정하여 에너지 효율 분류에 맞춰 간극 지표를 분리하고 세분화합니다.
2) GB/T 151의 방해판 간격에 대한 섹션 6.8.2.3을 개정하고 유동장 해석과 연계한 최소 간격 지수의 적응성을 검증합니다.
3) GB/T 151 "바이패스 댐퍼 설정"의 6.8.3.2절을 개정하고, 유동장 분석을 결합하여 바이패스 방지판 구조와 바이패스 흐름 경로 간의 정량적 관계를 결정하고, 설정 원칙을 검증하고, 설정 요구사항을 제공하며, 에너지 효율 분류에 대응합니다.
4) GB/T 151의 6.8.2.2.1절 “방벽의 외경 및 허용 편차”를 개정하고, 유동장 분석을 결합하여 판형 실린더 간극과 누설 흐름 간의 정량적 관계를 결정하고, 외경 허용 편차와 실린더 진원도 지표를 개선하고, 공학적 시공의 요구사항을 충족시키는 동시에 지표를 향상시키며, 에너지 효율 분류와 일치시킨다.
5) GB/T 151 "막힌 파이프"의 6.8.3.3절을 개정하고, 유동장 분석을 결합하여 내부 비관로와 누설 흐름 간의 정량적 관계를 결정하고, 설정 원칙을 검증하고, 설정 요구 사항을 제공하며, 에너지 효율 분류에 대응합니다.
자주 묻는 질문
인기 탭: sic 열교환 튜브, 중국 sic 열교환 튜브 제조업체, 공급업체, 공장







