จะเลือกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE สำหรับการบริการเป็นระยะๆ และหมุนเวียนความร้อนบ่อยครั้งได้อย่างไร

ความเค้นทางกลจากการทำงานเริ่ม-หยุดซ้ำๆ

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่เปลี่ยนจากสภาวะแวดล้อมเย็นไปเป็นอุณหภูมิกระบวนการร้อนหลายครั้งต่อวันจะประสบกับความเครียดทางกลมากกว่าการทำงานอย่างต่อเนื่องหนึ่งครั้งอย่างมีนัยสำคัญ การขยายตัวและการหดตัวซ้ำๆ ที่เกี่ยวข้องกับการหมุนเวียนด้วยความร้อนสามารถค่อยๆ ทำให้ข้อต่ออ่อนตัวลง พื้นผิวการปิดผนึกบิดเบี้ยว และทำให้เกิดความล้าที่จุดเชื่อมต่อ ดังนั้นจึงต้องเลือกการออกแบบทางกลโดยให้มีความทนทานในการปั่นจักรยานเป็นเกณฑ์หลัก

นี่เป็นข้อพิจารณาหลักเมื่อวิศวกรเลือกการหมุนเวียนความร้อนเป็นระยะๆ ของตัวแลกเปลี่ยน PTFEการกำหนดค่าหน้าที่

กลไกการปั่นจักรยานด้วยความร้อนและความล้มเหลวในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน

การหมุนเวียนด้วยความร้อนทำให้เกิดการขยายตัวและการหดตัวสลับกันระหว่างท่อ แผ่นท่อ และส่วนประกอบของเปลือก เมื่อส่วนประกอบเหล่านี้ขยายตัวในอัตราที่แตกต่างกันหรือถูกจำกัดทางกลไก ความเค้นแบบวงจรจะถูกถ่ายโอนไปยังท่อ-ไปยังข้อต่อของแผ่นท่อ

เมื่อเวลาผ่านไป สิ่งนี้สามารถนำไปสู่:

การคลายข้อต่อท่อเนื่องจากการรับน้ำหนักทางกลซ้ำๆ

การเกิดรอยแตกขนาดเล็ก-ที่จุดความเข้มข้นของความเครียด

ความล้มเหลวของความล้าแบบก้าวหน้าภายใต้จำนวนรอบที่สูง

การผนึกคลายตัวเนื่องจากการคืบของ PTFE ภายใต้อุณหภูมิและความดัน

การออกแบบแผ่นท่อแบบอยู่กับที่มีความอ่อนไหวเป็นพิเศษ เนื่องจากการขยายตัวทางความร้อนจะถูกต้านทานโดยตรงโดยการยึดแบบแข็งที่ปลายทั้งสองด้านของมัดท่อ

โซลูชันการออกแบบสำหรับการจัดการการขยายความร้อน

เพื่อบรรเทาผลกระทบจากความเมื่อยล้า โดยทั่วไปจะใช้การกำหนดค่ามัดท่อแบบยืดหยุ่น

U-การกำหนดค่า Tube

มัดท่อ AU- ช่วยให้แต่ละท่อขยายและหดตัวได้อย่างอิสระตามเส้นทางกลับโค้ง รูปทรงนี้ดูดซับความแตกต่างของการขยายตัวทางความร้อนตามธรรมชาติโดยไม่ส่งความเครียดมากเกินไปไปยังแผ่นท่อ

การออกแบบหัวลอย

ตัวแลกเปลี่ยนหัวแบบลอยช่วยให้ปลายด้านหนึ่งของมัดท่อสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระจากเปลือก วิธีนี้จะแยกแรงขยายตัวจากความร้อนและลดความเครียดที่ส่วนต่อประสานของท่อ-ถึง-แผ่นท่อ

การออกแบบทั้งสองมีความทนทานต่อการทำงานแบบวนรอบมากกว่าการจัดเตรียมแผ่นท่อแบบตายตัว

PTFE-ข้อพิจารณาทางกลเฉพาะ

มัดท่อ PTFE ให้ความยืดหยุ่นเพิ่มเติมเมื่อเปรียบเทียบกับระบบโลหะ แต่ส่วนต่อระหว่างท่อ-ถึง-แผ่นท่อยังคงเป็นขอบเขตทางกลที่สำคัญ ในรอบการให้ความร้อนซ้ำๆ แม้แต่การเคลื่อนไหวเล็กๆ น้อยๆ ก็อาจส่งผลให้ข้อต่อผ่อนคลายได้

PTFE ยังแสดงพฤติกรรมการคืบภายใต้อุณหภูมิและโหลดที่ยั่งยืน ข้อต่อที่แน่นในตอนแรกอาจค่อยๆ ผ่อนคลายเมื่อเวลาผ่านไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้ภาระความร้อนเป็นระยะๆ ในการออกแบบปะเก็นหรือปิดผนึกด้วยกลไก อาจต้องมีการบิด-เป็นระยะๆ เพื่อรักษาความสมบูรณ์ของการปิดผนึก

คำแนะนำการออกแบบสำหรับบริการแบบวนรอบ

กฎการเลือกสำหรับการใช้งานการหมุนเวียนความร้อนสามารถสรุปได้ดังนี้:

การออกแบบแผ่นท่อแบบตายตัว: ไม่แนะนำสำหรับการแกว่งของอุณหภูมิเกินประมาณ 50 องศาภายใต้บริการแบบวน

การออกแบบท่อ U-: เหมาะสำหรับงานหมุนเวียนความร้อนปานกลางถึงสูง

การออกแบบหัวแบบลอยตัว: เหมาะสำหรับความถี่การปั่นจักรยานที่สูงและความแตกต่างของอุณหภูมิที่สูง

นอกจากนี้ ผู้ผลิตมักถูกขอให้ประเมินประสิทธิภาพความล้าผ่านการวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์ของการกระจายความเครียดของท่อ-ถึง-ของแผ่นท่อเมื่อคาดว่าจะมีการหมุนเวียนที่รุนแรง

อัตราการเริ่มต้นและการปิดเครื่องที่ควบคุมยังช่วยลดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบฉับพลันและยืดอายุอุปกรณ์อีกด้วย

บทสรุป

การเลือกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE สำหรับการหมุนเวียนความร้อนเป็นระยะๆ ต้องอาศัยความเอาใจใส่อย่างระมัดระวังต่อความยืดหยุ่นทางกลและการต้านทานความล้าของข้อต่อ การกำหนดค่าท่อ U- และหัวลอยให้กลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพในการดูดซับการขยายตัวทางความร้อนและลดความเข้มข้นของความเครียดที่อินเทอร์เฟซที่สำคัญ

การเลือกการออกแบบที่เหมาะสมช่วยลดความเสี่ยงของความล้มเหลวของข้อต่อก่อนกำหนดได้อย่างมาก และรับประกันความน่าเชื่อถือในการปฏิบัติงาน-ในระยะยาว

การทำความเข้าใจรอบการทำงานในการปฏิบัติงานจึงมีความสำคัญพอๆ กับความเข้ากันได้ทางเคมีเมื่อกำหนดข้อกำหนดการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยน เนื่องจากความล้าทางกลนั้นขับเคลื่อนโดยวิธีการใช้งานระบบเป็นหลักมากกว่าสิ่งที่ระบบดำเนินการ