จะออกแบบตัวแลกเปลี่ยน PTFE สำหรับการใช้งานบนเรือที่มีการเหวี่ยงและการกลิ้งอย่างรุนแรงได้อย่างไร

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทำงานในการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ติดตั้งบนเรือไม่เคยหยุดนิ่ง โดยเรือจะพบกับการกลิ้ง การขว้าง การอ้าปากค้าง และการสั่นไหวอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่เรือตอบสนองต่อการบรรทุกของคลื่นและการเปลี่ยนแปลงสภาวะของท้องทะเล การเคลื่อนไหวเหล่านี้ทำให้เกิดสภาพแวดล้อมความล้าแบบหลายทิศทางอย่างต่อเนื่อง-บนอุปกรณ์ที่ติดตั้งทั้งหมด ทำให้ส่วนประกอบภายในทุกชิ้นเป็นส่วนหนึ่งของการทดสอบความเครียดแบบไดนามิกที่มีระยะเวลายาวนาน-

มัดท่อแนวนอนมาตรฐานที่ได้รับการสนับสนุนเล็กน้อยจะลดลงอย่างรวดเร็วภายใต้สภาวะดังกล่าวเนื่องจากการตบซ้ำ การสั่นสะเทือน และเฟรตรองรับ ตัวแลกเปลี่ยน PTFE ที่มีไว้สำหรับการบริการทางทะเลจึงต้องได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมให้เป็นระบบบูรณาการเชิงโครงสร้าง โดยมีส่วนประกอบภายในถูกควบคุมและติดตั้งภายนอกเป็นหน่วยกลไกที่แข็งแกร่งเพียงตัวเดียว

มีการออกแบบทางวิศวกรรมอย่างเหมาะสมการออกแบบการกลิ้งของบอร์ดแลกเปลี่ยน PTFE บนเรือจะต้องได้รับการปฏิบัติเหมือนเรือภายในเรือ โดยที่ท่อและโครงสร้างรองรับทุกอันได้รับการรักษาความปลอดภัยสำหรับพายุที่ต่อเนื่อง{0}}เหมือนการบรรทุกสินค้า

เครื่องแลกเปลี่ยนต้องเป็นบล็อกที่มั่นคง-ในตัวและค้ำยันภายในเหมือนตัวเรือเพื่อรับมือกับแผ่นดินไหว-ที่เคลื่อนที่ช้าๆ ตลอดเวลาของการเคลื่อนที่ในมหาสมุทร

เหตุใด Shipboard Motion จึงต้องการปรัชญาการออกแบบพิเศษ

สภาพแวดล้อมการโหลดไดนามิกแบบหลายแกน-

ต่างจากการติดตั้งบนบก- ระบบทางทะเลอยู่ภายใต้รูปแบบการเคลื่อนไหวที่ซับซ้อน ซึ่งรวมถึง:

ม้วนอย่างต่อเนื่อง (หมุนจากด้านข้าง-ถึง-)

ระยะพิทช์ (การหมุนหน้า-ท้าย)

ยก (การแปลแนวตั้ง)

หันเห (การหมุนในแนวนอน)

เหตุการณ์กระแทกอย่างกะทันหันในช่วงทะเลที่ตกหนัก

การเคลื่อนไหวเหล่านี้ได้รับอิทธิพลจากคุณลักษณะความเสถียรของภาชนะ รวมถึงความสูงของเมตาเซนตริก ซึ่งควบคุมระยะเวลาการหมุนและความเร่งเชิงมุม มุมม้วนขนาดใหญ่สามารถสร้างแรงเฉื่อยที่สำคัญภายในเปลือกอุปกรณ์ได้

หากไม่มีการปรับเปลี่ยนการออกแบบโดยเฉพาะ ส่วนประกอบตัวแลกเปลี่ยนภายในจะประสบกับ:

การสั่นสะเทือนและการเฟรตของท่อ

ยุ่งเหยิงเมื่อยล้าแตก

ก้านผูกคลายตัว

การเสียรูปของแผ่นรองรับ

แรงกระแทกระหว่างท่อที่อยู่ติดกัน

แนวตั้ง U-การกำหนดค่าท่อตามการออกแบบที่ต้องการ

แรงโน้มถ่วง-ช่วยรักษาเสถียรภาพในการเคลื่อนที่

การวางแนวตัวแลกเปลี่ยนแนวตั้งเป็นที่ต้องการอย่างมากสำหรับการใช้งานบนเรือ ในการกำหนดค่านี้ การไหลของของไหลขึ้นทำให้แน่ใจได้ว่าเปลือกยังคงถูกน้ำท่วมอย่างเต็มที่ ในขณะที่แรงโน้มถ่วงช่วยในการรักษาเสถียรภาพของการกระจายของของไหลภายในระหว่างการเคลื่อนที่ของถัง

ประโยชน์ของการวางแนวตั้ง ได้แก่:

ลดผลกระทบจากการ sloshing ด้านข้าง

ปรับปรุงความเสถียรของเฟส

ความเสี่ยงต่อการเกิดถุงไอระเหยลดลง

การกระจายความร้อนสม่ำเสมอมากขึ้นภายใต้สภาวะการเอียง

U-Tube Bundle ช่วยลดความเครียดของ Tubesheet ที่คงที่

โดยปกติแล้ว AU-ชุดท่อจะถูกเลือกสำหรับบริการทางทะเล เนื่องจากอนุญาตให้:

การขยายตัวทางความร้อนของท่อโดยอิสระ

การกำจัดความเข้มข้นของความเค้นของแผ่นท่อคงที่

ลดภาระความเมื่อยล้าจากความร้อน

ปรับปรุงความทนทานต่อการเคลื่อนไหวของโครงสร้าง

ลักษณะการลอยตัวของส่วนโค้งงอตัว U- ช่วยให้ปฏิบัติตามข้อกำหนดทางกล ซึ่งเป็นประโยชน์ภายใต้วงจรความร้อนและทางกลแบบผสมผสาน

การเสริมโครงสร้างภายในเพื่อต่อต้านการเคลื่อนที่ของเรือ

ท่อที่เว้นระยะห่างอย่างใกล้ชิดรองรับการป้องกันความเสียหายจากการสั่นสะเทือน

การเคลื่อนไหวของบอร์ดเรือเพิ่มความเสี่ยงอย่างมากที่ท่อ-}ถึง-ปฏิสัมพันธ์ระหว่างท่อจะเกิดการม้วนตัวมาก เพื่อบรรเทาปัญหานี้ เพลตรองรับท่อต้องได้รับการออกแบบให้มีระยะห่างลดลงเมื่อเทียบกับเครื่องแลกเปลี่ยนบนบก-

ผลการออกแบบที่สำคัญได้แก่:

ลดช่วงท่อที่ไม่รองรับ

เพิ่มความถี่ตามธรรมชาติของการสั่นสะเทือนของท่อ

การสั่นของแอมพลิจูดที่ต่ำกว่าระหว่างเหตุการณ์การหมุน

ป้องกันการกระแทกของท่อระหว่างการโหลดชั่วคราว

ส่วนรองรับที่มีระยะห่างกันอย่างใกล้ชิดช่วยให้มั่นใจได้ว่าท่อจะทำหน้าที่เป็นมัดรวมที่มีข้อจำกัด แทนที่จะเป็นองค์ประกอบที่ยืดหยุ่นอย่างอิสระ

ระบบ Baffle และ Tie Rod ที่แข็งแกร่ง

แผ่นกั้นและแท่งผูกต้องได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อให้ต้านทานความล้าได้สูงภายใต้การเคลื่อนที่ของเรือแบบวนรอบ

ข้อกำหนดการออกแบบประกอบด้วย:

เพิ่มความหนาของโครงสร้างแผ่นกั้น

ชุดก้านผูกแบบล็อค

กลไกการล็อคป้องกันการคลาย-

เสริมแรงเชื่อมและจุดยึด

การเลือกตัวยึดต้านทานการสั่นสะเทือน-

การคลายตัวของตัวยึดเนื่องจากการเคลื่อนที่ระดับไมโคร-จะต้องได้รับการป้องกันการล็อคแบบกลไกหรือระบบสายไฟนิรภัย เนื่องจากสมาคมการจัดประเภท เช่น DNV, ABS และ Lloyd's Register กำหนดข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับความสมบูรณ์ของอุปกรณ์ทางทะเล

แผ่นดินไหว-การติดตั้งที่เทียบเท่ากับบริการทางทะเล

การเคลื่อนที่ของเรือเป็นภาระแผ่นดินไหวอย่างต่อเนื่อง

การติดตั้งอุปกรณ์บนเรือมักได้รับการปฏิบัติคล้ายกับการออกแบบแผ่นดินไหวในโครงสร้างภาคพื้นดิน การรวมกันของการเร่งความเร็วในการหมุนและแรงกระแทกทำให้เกิดแรงเฉื่อยที่เท่ากันซึ่งจะต้องส่งผ่านโครงสร้างรองรับ

ข้อควรพิจารณาในการออกแบบการติดตั้งประกอบด้วย:

โหลดมุมม้วนสูงสุดและมุมพิทช์

การขยายความเร่งแบบไดนามิก

ความล้าในการบรรทุกตลอดอายุการใช้งานของเรือ

การโหลดแรงกระแทกระหว่างการกระแทกของคลื่น

การก่อสร้างโครงฐานสำหรับงานหนัก-

ตัวแลกเปลี่ยนทั้งหมดต้องติดตั้งบนโครงรองรับที่แข็งแกร่ง-ซึ่งจัดอยู่ในประเภทเรือที่ออกแบบมาเพื่อกระจายน้ำหนักไปยังโครงสร้างของตัวเรือ

คุณสมบัติทั่วไป ได้แก่:

เป้าเสื้อกางเกง-ส่วนประกอบโครงสร้างเสริมแรง

โครงฐานเหล็กเชื่อม

แผ่นยึดป้องกันแรงสั่นสะเทือน-

โหลด-แผ่นรองพื้นแบบกระจาย

การเชื่อมโยงโครงสร้าง-โดยชี้ไปที่โครงตัวถัง

วัตถุประสงค์คือเพื่อป้องกันความเข้มข้นของความเค้นเฉพาะที่ และให้แน่ใจว่าการถ่ายโอนโหลดไปยังตารางโครงสร้างของเรือเป็นไปอย่างราบรื่น

ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับชีวิตความเหนื่อยล้าสำหรับการปฏิบัติการทางทะเล

การเคลื่อนที่ต่อเนื่องทำให้เกิด-การโหลดที่เหนื่อยล้าในระยะยาว

แม้ว่าแรงที่เกิดขึ้นทันทีจะยังอยู่ภายในขีดจำกัดที่อนุญาต การโหลดแบบวนอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหลายพันชั่วโมงก็สามารถสร้างความเสียหายจากความเมื่อยล้าใน:

รองรับท่อ

รอยเชื่อม

การเชื่อมต่อวงเล็บ

ชุดประกอบก้านผูก

อินเทอร์เฟซการติดตั้ง

การวิเคราะห์อายุความล้ากลายเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการออกแบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเรือที่ปฏิบัติงานในสภาวะทะเลที่รุนแรง

ความสำคัญของการหลีกเลี่ยงเสียงสะท้อน

ความถี่ธรรมชาติของโครงสร้างภายในจะต้องแยกออกจากความถี่กระตุ้นหลักที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของเรืออย่างระมัดระวัง สภาวะเรโซแนนซ์สามารถขยายการเคลื่อนไหวเล็กๆ ให้กลายเป็นการสั่นที่สร้างความเสียหายได้

กลยุทธ์การออกแบบประกอบด้วย:

เพิ่มความแข็งของโครงสร้าง

การลดช่วงที่ไม่รองรับ

เพิ่มอินเทอร์เฟซการหน่วง

การเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายมวล

ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับวัสดุและโพลีเมอร์สำหรับระบบ PTFE

ความยืดหยุ่นของ PTFE รองรับการเคลื่อนไหวทางทะเล

วัสดุท่อ PTFE ให้ข้อได้เปรียบโดยธรรมชาติในสภาพแวดล้อมของเรือเนื่องจาก:

ทนต่อสารเคมีสูง

ความยืดหยุ่นภายใต้การโหลดแบบวน

ความต้านทานต่อการกัดกร่อนในบรรยากาศทางทะเล

พลังงานพื้นผิวต่ำช่วยลดความเสี่ยงจากการเปรอะเปื้อน

อย่างไรก็ตาม PTFE ยังคงต้องมีการยับยั้งชั่งใจทางกลเพื่อป้องกันการเคลื่อนไหวที่มากเกินไปภายใต้การโหลดแบบไดนามิก

ผลต่อการเชื่อมต่อทางความร้อนและทางกล

การขยายตัวทางความร้อนและการเคลื่อนที่ของเรือร่วมกันทำให้เกิดสภาวะการโหลดที่ซับซ้อน ความยืดหยุ่นของท่อ U- ช่วยรองรับการขยายตัวเนื่องจากความร้อน ในขณะที่ส่วนรองรับโครงสร้างจัดการการเคลื่อนที่ทางกล ทำให้ระบบยังคงมีเสถียรภาพตลอดสภาวะการทำงาน

การปฏิบัติตามข้อกำหนดของสมาคมการจำแนกประเภท

มาตรฐานการออกแบบทางทะเลบังคับ

ตัวแลกเปลี่ยน PTFE ของบอร์ดเรือต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของสมาคมการจำแนกประเภท ซึ่งอาจรวมถึง:

การตรวจสอบความสมบูรณ์ของโครงสร้าง (DNV, ABS, Lloyd's Register)

การอนุมัติการวิเคราะห์การสั่นสะเทือนและความล้า

คุณสมบัติการรับแรงกระแทก

ข้อกำหนดในการตรวจสอบย้อนกลับของวัสดุ

มาตรฐานการเชื่อมและการผลิต

กฎระเบียบเหล่านี้ทำให้มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์สามารถคงอยู่ได้ตลอดอายุการใช้งานของเรือภายใต้สภาพแวดล้อมที่กำหนด

บทสรุป

ตัวแลกเปลี่ยน PTFE บนบอร์ดบนเรือที่ได้รับการออกแบบมาเพื่อการเหวี่ยงและการกลิ้งที่รุนแรง โดยพื้นฐานแล้วเป็นเครื่องจักรระบายความร้อนแบบค้ำยันภายในที่มีความทนทาน วางในแนวตั้ง การใช้โครงแบบท่อ U- ส่วนรองรับท่อที่มีระยะห่างใกล้เคียงกัน ระบบแผ่นกั้นเสริมแรง และโครงยึดที่ออกแบบมาอย่างหนาช่วยให้มั่นใจได้ถึงความอยู่รอดภายใต้ภาระความล้าหลาย-ตามแนวแกนอย่างต่อเนื่อง

ที่การออกแบบการกลิ้งของบอร์ดแลกเปลี่ยน PTFE บนเรือวิธีการเปลี่ยนเครื่องแลกเปลี่ยนให้กลายเป็นระบบโครงสร้างที่เป็นหนึ่งเดียวซึ่งสามารถทนต่อการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่อง การกระแทกเป็นครั้งคราว และความล้าจากแรงสั่นสะเทือนระยะยาว-ที่มีอยู่ในสภาพแวดล้อมทางทะเล

อุปกรณ์ที่น่าเชื่อถือที่สุดบนเรือคืออุปกรณ์ที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมไม่ให้ต้านทานมหาสมุทร แต่เพื่อให้เคลื่อนที่ไปพร้อมกับมันอย่างปลอดภัย