Kako odabrati ispravan dizajn ekspanzijskog spoja za fiksnu ploču PTFE izmjenjivača?

Fiksni-cijevni PTFE izmjenjivač topline je mehanički jednostavan i često ekonomski privlačan, ali dizajn uključuje osnovni toplinski sukob. PTFE cijevi se jako šire pri rastućoj temperaturi, ali okolna čelična ljuska se vrlo malo širi. Ako je kretanje ograničeno, neusklađenost može uzrokovati ogroman aksijalni stres. Neki dio izmjenjivača mora se saviti kako bi apsorbirao ovo diferencijalno širenje. Odgovor je metalni kompenzacijski spoj s mijehom zavaren u školjku - fleksibilan, harmonika-segment koji se širi i skuplja dok snop PTFE cijevi toplinski diše tijekom rada.

Sklop mijeha je najvažnija mehanička komponenta u cijelom sustavu izmjenjivača za bilo koji izbor izmjenjivača PTFE s fiksnim cijevnim limom.

Zašto su dilatacijski spojevi potrebni na PTFE izmjenjivačima
Ekstremno toplinsko širenje PTFE-a
Koeficijent toplinske ekspanzije PTFE-a mnogo je veći od ugljičnog čelika ili nehrđajućeg čelika. PTFE cijevi mogu se proširiti nekoliko puta od veličine konstrukcije školjke oko njih s promjenama radne temperature.

Bez fleksibilnog sustava naknada mogu se pojaviti značajni problemi:

Iskrivljenja u cijevnom sloju

Puknuće cijevi

Prevelike aksijalne sile

Pucanje ljuske

Zamor zavara

Kvarovi curenja

Dilatacija je zona kontroliranih kretanja i ne dopušta koncentraciju toplinskih naprezanja u tijelu izmjenjivača.

Mijeh kao fleksibilna tlačna granica
Mijeh je metalna pluća izmjenjivača, udiše i izdiše sa svakim toplinskim ciklusom, ali ipak održava cjelovitost tlačne barijere. Sve dok postoji odgovarajuća fleksibilnost, snop PTFE cijevi može se prirodno širiti i skupljati bez pretjeranog-opterećenja ljuske.

Ovu prilagodljivost treba namjerno osmisliti, a ne oponašati s generičkom opremom za cjevovode.

Ključni projektni kriteriji za izbor dilatacijskih spojeva
Puni hod na aksijalnom
Najkritičniji parametar u dimenzioniranju dilatacijskih spojeva je sposobnost aksijalnog pomicanja. Mijeh mora sigurno podnijeti ukupno procijenjeno toplinsko širenje zbog PTFE cijevi u cijelom radnom temperaturnom rasponu.

Tipični izračuni dizajna uzimaju u obzir:

Duljina cijevi

Koeficijent toplinskog širenja PTFE-a

Razlike u temperaturi pokretanja

Kontrakcija pri gašenju

Procesna poremećena situacija

Maksimalna projektirana temperatura (MDT)

Prekratko putovanje može prenapregnuti mijeh ili uzrokovati kvar zbog zamora od kompresije.

Zašto volimo debele{0}}jednoslojne-slojne mijehove
Zahtjevi za otpornost na pritisak
Za fiksne PTFE izmjenjivače s-cijevnom pločom, mijeh je podvrgnut unutarnjem pritisku školjke, ali se također može pomicati. Tanki, više-slojni mijeh, koji se često koristi u sustavima cjevovoda niskog tlaka, možda neće biti dovoljno jak za ovu svrhu.

Iz tog razloga često se usvajaju jednoslojni-slojni dizajni mijehova s ​​debelim{0}}zidovima.

Pogodnosti uključuju:

Povećana čvrstoća strukture

Bolja kontrola tlaka

Povećana dopuštenost korozije

Bolja otpornost na oštećenja

Manja osjetljivost na odvajanje slojeva

Sklop mijeha nije samo fleksibilna spojnica. To je dio tlačne posude koji je istodobno izložen toplinskim, tlačnim i zamornim opterećenjima.

Izbor materijala mijeha
Zašto je nehrđajući čelik 316L toliko uobičajen
Najpopularniji materijal za mijeh školjke izmjenjivača je nehrđajući čelik 316L budući da nudi mješavinu:

Otpornost na koroziju

Vještine zavarivanja

Karakteristike zamora

Dostupnost:

Mehanička savitljivost

Otpornost na atmosfersku koroziju tada je ključni čimbenik budući da su mijehovi obično na strani vanjskog omotača, a ne u izravnom kontaktu s agresivnom procesnom kemijom.

Opasnosti od vanjske korozije
Biljni okoliš u kojem se nalaze mijehovi mogu ih izložiti:

Kisele pare

Sol{0}}jaka vlaga

Isperite kemikalije

* Procedura izlijevanja

Kontaminacija kloridom

Posebice su kloridi u tragovima vrlo štetni jer mogu uzrokovati pucanje uslijed vanjske korozije mijeha od nehrđajućeg čelika pod vlačnim naprezanjem.

Proces odabira materijala stoga treba uzeti u obzir i radni proces i izloženost okoliša oko instalacije izmjenjivača.

Projektiranje vijeka trajanja i konvolucije od zamora
Uloga konvolucijske geometrije
Zavoji su nabori koji se sabijaju i produžuju toplinskim kretanjem kako bi stvorili fleksibilnost mijeha.

Dizajn se sastoji od:

Broj zavoja

Visina zavoja

Oblik terena

Debljina zidova

Konstanta aksijalne opruge

Premalo zavoja može uzrokovati preveliku krutost, a previše zavoja može uzrokovati manju sposobnost pritiska i otpornost na zamor.

Problemi toplinskog ciklusa
Izmjenjivači koji su podvrgnuti brojnim-pokretanjima, gašenjima ili uvjetima šaržnog procesa podvrgnuti su ponovljenim ciklusima temperature što uzrokuje cikličko naprezanje materijala mijeha.

Za aplikacije s visokim-ciklusima, potrebni su dizajni mijehova otpornih na zamor.

Druge tehničke mjere mogu uključivati:

Optimizirani oblik zavoja

Smanjena područja koncentracije naprezanja

Poboljšana kontrola kvalitete zavara

Ograničenja kretanja

Dijelovi ojačanih ovratnika

Otkazivanje uslijed zamora obično se progresivno javlja inicijacijom pukotine na jako opterećenim korijenima vijuga.

Sukladnost s EJMA i ASME standardima
Kriteriji dizajna EJMA
Dilatacijski spojevi u kućištima izmjenjivača koji zadržavaju tlak moraju biti projektirani u skladu s kriterijima koje je odredilo Udruženje proizvođača dilatacijskih spojnica (EJMA).

EJMA pristup daje prijedloge u vezi s:

Proračun naprezanja

Analiza umora

Nazivni tlak

Ograničenja kretanja

Predviđanje sile opruge

Predviđanje životnog ciklusa

ASME Dodatak 26
U primjenama tlačnih posuda, ASME Dodatak 26 također može voditi dizajn mijeha i dopuštenu procjenu naprezanja.

Korištenje utvrđenih projektnih kodova pomaže osigurati da se ekspanzijski spoj smatra potpuno projektiranom tlačnom komponentom, a ne dodatnim elementom.

Zaštita mijeha od mehaničkih oštećenja
Značenje vanjskih pokrova
Vanjska mehanička oštećenja zavoja mijeha od alata, hodanja, predmeta koji padaju ili radova na održavanju mogu uzrokovati ranjivost.

Stoga bi skupina mijeha trebala biti opremljena vanjskim zaštitnim plaštom.

Pokrov štiti od:

Šteta od udarca

Slučajna deformacija

Nakupljanje krhotina

Izloženost vremenskim uvjetima

Kontakt s osobljem.

Fizička zaštita je vitalna za dugoročnu pouzdanost jer mala udubljenja ili deformacije mogu uvelike smanjiti vijek trajanja.

Zašto van{0}}-dilatacijski spojevi ne rade
Inženjerski zahtjevi prilagođeni
Fiksni-pločasti PTFE izmjenjivač vodi do vrlo posebnih uvjeta opterećenja:

Visok toplinski pomak

pritisak »

Cikličko opterećenje

Izloženost korozivnom okruženju

Mehaničko mućkanje

--kompanijski spojevi cjevovoda koji nisu u prodaji rijetko su prikladni za rad jer nisu namijenjeni da zadovolje zahtjeve kombiniranog kretanja i tlaka usluge PTFE izmjenjivača.

Umjesto toga, svaki sklop mijeha treba biti konstruiran tako da odgovara geometriji izmjenjivača i radnim uvjetima.

Sažetak
Ekspanzijski spoj je genijalno konstruirana fleksibilna veza koja prevladava osnovnu dilemu toplinskog naprezanja s fiksnim PTFE izmjenjivačem topline-cijevna ploča. Mijeh na siguran način kompenzira veliku temperaturnu razliku između PTFE cijevi i okolnog čeličnog omotača i sprječava oštećenje mehaničkog opterećenja na izmjenjivaču dok održava cjelovitost tlaka.

Odabir fiksnog PTFE izmjenjivača s cijevnom pločom s dilatacijskim spojem odgovarajuće veličine rezultat je pažljivog razmatranja kapaciteta aksijalnog hoda, debljine stijenke, geometrije zavoja, otpornosti na zamor, otpornosti na koroziju i pridržavanja EJMA ili ASME standarda dizajna. Jednako su ključni za dugotrajan-životni vijek odgovarajuća vanjska zaštita i kompatibilnost s okolišem.

Jedan od najpouzdanijih strojeva u inženjeringu toplinske opreme često je onaj koji je namijenjen gracioznom prilagođavanju vlastitog unutarnjeg kretanja, umjesto da mu se kruto opire.