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शेल-एंड- ट्यूब हीट एक्सचेंजर s में थर्मल तनाव का क्या कारण है?

दृश्य: 90     लेखक: साइट संपादक प्रकाशन समय: 2026-11-12 उत्पत्ति: साइट

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शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर (6).jpg

शेल-एंड-ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स का व्यापक रूप से औद्योगिक शीतलन, रासायनिक प्रसंस्करण, बिजली उत्पादन, प्रशीतन और हीट रिकवरी सिस्टम में उपयोग किया जाता है। वे शेल-साइड और ट्यूब-साइड सर्किट के बीच अलगाव बनाए रखते हुए दो तरल पदार्थों के बीच गर्मी स्थानांतरित करते हैं।

हालाँकि, गर्मी स्थानांतरित करने से एक्सचेंजर के अंदर धातु के घटकों का विस्तार और संकुचन भी होता है।

जब शेल, ट्यूब, ट्यूबशीट या अन्य जुड़े घटक अलग-अलग तापमान का अनुभव करते हैं, तो वे अलग-अलग मात्रा में विस्तार करने का प्रयास कर सकते हैं। यदि उनकी गति प्रतिबंधित है, तो यांत्रिक तनाव विकसित हो सकता है।

ये तनाव फिक्स्ड-ट्यूबशीट हीट एक्सचेंजर्स में विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं, जहां ट्यूब और शेल दोनों सिरों पर संरचनात्मक रूप से जुड़े हुए हैं।

बार-बार तापमान में बदलाव, तेजी से स्टार्टअप, अचानक बंद होना और असामान्य परिचालन स्थितियां अतिरिक्त थर्मल लोडिंग पैदा कर सकती हैं।

समय के साथ, अत्यधिक थर्मल तनाव ट्यूब-टू-ट्यूबशीट संयुक्त रिसाव, विरूपण, थकान क्रैकिंग या अन्य यांत्रिक क्षति में योगदान दे सकता है।

थर्मल तनाव अकेले ऑपरेटिंग तापमान से निर्धारित नहीं होता है। यह तापमान वितरण, भौतिक गुणों, संरचनात्मक संयम और समय के साथ परिचालन स्थितियों में बदलाव के तरीके पर निर्भर करता है।

यह मार्गदर्शिका बताती है कि शेल-एंड-ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स में थर्मल तनाव का कारण क्या है, जहां क्षति हो सकती है, विभिन्न एक्सचेंजर निर्माण थर्मल विस्तार को कैसे समायोजित करते हैं, और उपकरण चुनने से पहले इंजीनियरों और औद्योगिक खरीदारों को क्या सत्यापित करना चाहिए।

1. शैल-और- ट्यूब हीट एक्सचेंजर में थर्मल तनाव क्या है?

1.1 थर्मल विस्तार को समझना

अधिकांश धातु सामग्री गर्म होने पर फैलती है और ठंडा होने पर सिकुड़ जाती है।

एक समान तापमान परिवर्तन के लिए, एक सीधे घटक के मुक्त थर्मल विस्तार का अनुमान लगाया जा सकता है:

ΔL = α × L × ΔT

कहाँ:

  • ΔL = लंबाई में परिवर्तन

  • α = रैखिक तापीय विस्तार का गुणांक

  • एल = मूल लंबाई

  • ΔT = सामग्री के तापमान में परिवर्तन

यह संबंध उस लंबाई परिवर्तन का वर्णन करता है जो तब घटित होगा यदि घटक विस्तार के लिए स्वतंत्र हो।

यह, स्वयं, संपूर्ण हीट एक्सचेंजर में तनाव की गणना नहीं करता है।

1.2 थर्मल विस्तार कैसे थर्मल तनाव बन जाता है

थर्मल विस्तार स्वचालित रूप से अत्यधिक यांत्रिक तनाव पैदा नहीं करता है।

यदि कोई धातु घटक स्वतंत्र रूप से विस्तार कर सकता है, तो एक निश्चित कनेक्शन से जुड़े समान संयम तनाव उत्पन्न किए बिना इसके आयाम बदल सकते हैं।

थर्मल तनाव तब विकसित होता है जब थर्मल विरूपण को रोका जाता है, आंशिक रूप से प्रतिबंधित किया जाता है, या जुड़े घटकों की गति के साथ असंगत हो जाता है।

शेल-एंड-ट्यूब हीट एक्सचेंजर में, शेल, ट्यूब और ट्यूबशीट एक परस्पर जुड़ी यांत्रिक संरचना बनाते हैं।

जब ये घटक अलग-अलग तरीके से विस्तार या संकुचन करने का प्रयास करते हैं, तो उनके कनेक्शन पर बल और क्षण विकसित हो सकते हैं।

1.2.1 थर्मल स्ट्रेन बनाम थर्मल स्ट्रेन

थर्मल स्ट्रेन तापमान परिवर्तन से जुड़ी विकृति का वर्णन करता है।

थर्मल तनाव आंतरिक यांत्रिक प्रतिक्रिया का वर्णन करता है जब वह विकृति बाधित होती है।

यदि किसी घटक की गति को उचित रूप से समायोजित किया जाता है तो वह अत्यधिक तनाव के बिना पर्याप्त थर्मल विस्तार का अनुभव कर सकता है।

इसके विपरीत, एक अपेक्षाकृत छोटा अंतर आंदोलन एक कठोर, अत्यधिक संयमित असेंबली में महत्वपूर्ण स्थानीय तनाव पैदा कर सकता है।

1.2.1.1 एक छोटा सा आंदोलन क्यों मायने रख सकता है

तापमान परिवर्तन के दौरान, एक ट्यूब को केवल कुछ मिलीमीटर तक विस्तारित करने की आवश्यकता हो सकती है।

यदि दोनों सिरे स्थिर ट्यूब शीटों द्वारा बाधित हैं, तो यह विस्तार आसपास की संरचना से स्वतंत्र रूप से नहीं हो सकता है।

परिणामी बल ट्यूब, शेल, ट्यूब शीट और जोड़ों की कठोरता और ज्यामिति पर निर्भर करते हैं।

इसलिए, अनुमेय सूक्ष्म संवेग का आकलन करना यांत्रिक डिजाइन का एक महत्वपूर्ण पहलू है।

1.3 तापीय तनाव दबाव तनाव से भिन्न है

दबाव तनाव और थर्मल तनाव के अलग-अलग शारीरिक कारण होते हैं।

दबाव तनाव हीट एक्सचेंजर की दबाव सीमाओं पर कार्य करने वाले आंतरिक या बाहरी दबाव के कारण होता है।

थर्मल तनाव तापमान पर निर्भर विकृति और बाधाओं के कारण होता है।

दोनों सहअस्तित्व में रह सकते हैं.

एक हीट एक्सचेंजर अपनी दबाव डिजाइन आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है, लेकिन थर्मल विस्तार और क्षणिक तापमान प्रभावों का अभी भी अलग से मूल्यांकन करने की आवश्यकता है।

अंतिम यांत्रिक डिज़ाइन में सभी लागू लोड संयोजनों पर विचार किया जाना चाहिए।

मुख्य घटकों के परिचय के लिए, Aidear देखें शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर कार्य सिद्धांत समझाया गया.

2. शैल-और- ट्यूब हीट एक्सचेंजर s में थर्मल तनाव का क्या कारण है?

2.1 अलग-अलग शैल-पक्ष और ट्यूब -पक्ष धातु तापमान

थर्मल तनाव का एक मुख्य कारण शेल और ट्यूब बंडल के तापमान के बीच का अंतर है।

उदाहरण के लिए, गर्म प्रक्रिया तरल पदार्थ ट्यूबों के माध्यम से प्रसारित हो सकता है जबकि ठंडा तरल पदार्थ शेल के माध्यम से बहता है।

तब ट्यूब और शेल अलग-अलग औसत धातु तापमान का अनुभव कर सकते हैं।

परिणामस्वरूप, वे अलग-अलग मात्रा में विस्तार करने का प्रयास करते हैं।

फिक्स्ड-ट्यूबशीट डिज़ाइन में, यह अंतर थर्मल विस्तार शेल, ट्यूब और ट्यूबशीट के बीच कनेक्शन द्वारा प्रतिबंधित है।

डिज़ाइन के दौरान परिणामी यांत्रिक बलों का मूल्यांकन किया जाना चाहिए।

2.2 विभिन्न थर्मल विस्तार गुणांक

विभिन्न सामग्रियों में थर्मल विस्तार के विभिन्न गुणांक हो सकते हैं।

उदाहरण के लिए, स्टेनलेस स्टील और कार्बन स्टील एक ही तापमान परिवर्तन के तहत अलग-अलग दरों पर विस्तारित हो सकते हैं।

यदि अलग-अलग मिश्र धातुएं एक ही हीट एक्सचेंजर से जुड़ी हुई हैं, तो तापमान परिवर्तन समान होने पर भी उनकी थर्मल गति मेल नहीं खा सकती है।

इसलिए, सामग्री चयन में केवल संक्षारण प्रतिरोध और तापीय चालकता से अधिक पर विचार करना चाहिए।

थर्मल विस्तार का गुणांक, लोचदार गुण, स्वीकार्य तनाव और ऑपरेटिंग तापमान सीमा समान रूप से महत्वपूर्ण हैं।

2.3 तीव्र स्टार्टअप और शटडाउन

स्टार्टअप के दौरान, कुछ एक्सचेंजर घटक दूसरों की तुलना में बहुत तेजी से गर्म हो सकते हैं।

उदाहरण के लिए, पहले के कोल्ड एक्सचेंजर में प्रवेश करने वाला गर्म तरल इनलेट क्षेत्र और आसन्न ट्यूबों का तापमान तेजी से बढ़ा सकता है।

इस बीच, शेल, दूर की ट्यूबशीट और सहायक घटक ठंडे रह सकते हैं।

यह अस्थायी तापमान असंतुलन स्थानीय तापीय तनाव पैदा कर सकता है।

शटडाउन के दौरान, एक ही घटक अलग-अलग दरों पर ठंडा हो सकता है।

2.3.1 क्यों क्षणिक तनाव स्थिर-अवस्था तनाव से अधिक हो सकता है

एक बार जब हीट एक्सचेंजर एक स्थिर परिचालन स्थिति में पहुंच जाता है, तो धातु तापमान वितरण अधिक समान हो जाता है या एक पूर्वानुमानित पैटर्न प्रदर्शित करता है।

हालाँकि, स्टार्टअप के दौरान, तापमान क्षेत्र में बदलाव जारी रहता है।

कुछ घटकों में अस्थायी रूप से बड़े तापमान अंतर या विस्तार का अनुभव हो सकता है।

इसलिए, हीट एक्सचेंजर के सामान्य परिचालन स्थितियों तक पहुंचने से पहले सबसे बड़ा यांत्रिक तनाव हो सकता है।

2.3.1.1 अकेले डिज़ाइन तापमान अपर्याप्त क्यों हो सकता है

खरीदार केवल सामान्य इनलेट और आउटलेट द्रव तापमान निर्दिष्ट कर सकता है।

ये मान थर्मोडायनामिक चयन के लिए सहायक हैं, लेकिन सबसे अधिक मांग वाली यांत्रिक स्थितियों का वर्णन नहीं कर सकते हैं।

तेजी से हीटिंग या कूलिंग से जुड़े अनुप्रयोगों के लिए, आपूर्तिकर्ता को स्टार्ट-अप तापमान, तापमान परिवर्तन की दर, संचालन अनुक्रम और अन्य क्षणिक स्थितियों की भी आवश्यकता हो सकती है।

2.4 एक्सचेंजर के अंदर असमान तापमान वितरण

थर्मल तनाव तब भी विकसित हो सकता है जब एक ही घटक के विभिन्न क्षेत्र अलग-अलग तापमान पर काम करते हैं।

संभावित कारणों में शामिल हैं:

  • असमान शेल-साइड प्रवाह वितरण

  • गैर-समान ट्यूब-साइड प्रवाह

  • स्थानीयकृत दूषण

  • ट्यूब रुकावट

  • असमान ताप या शीतलन

  • प्रतिकूल इनलेट प्रवाह पैटर्न

ये स्थितियाँ स्थानीय गर्म स्थान या ठंडे क्षेत्र बना सकती हैं।

परिणामी थर्मल ग्रेडिएंट्स झुकने, विरूपण और स्थानीयकृत तनाव सांद्रता का कारण बन सकते हैं।

2.5 बार-बार थर्मल साइक्लिंग

कुछ औद्योगिक प्रक्रियाएँ अपेक्षाकृत स्थिर परिस्थितियों में लगातार चलती रहती हैं।

दूसरों को बार-बार स्टार्टअप, शटडाउन, हीटिंग या कूलिंग चक्र की आवश्यकता होती है।

बार-बार तापमान परिवर्तन से बार-बार यांत्रिक विकृति उत्पन्न होती है।

जहां परिणामी तनाव या तनाव का दायरा पर्याप्त रूप से गंभीर है, वहां थकान से होने वाली क्षति समय के साथ जमा हो सकती है।

इसे आमतौर पर थर्मल थकान के रूप में वर्णित किया जाता है।

जोखिम तापमान चक्र, भौतिक गुण, ज्यामिति, तनाव सांद्रता और परिचालन इतिहास पर निर्भर करता है।

2.6 असामान्य प्रक्रिया स्थितियाँ

असामान्य परिचालन घटनाएं तापमान वितरण पैदा कर सकती हैं जो सामान्य ऑपरेशन से काफी भिन्न होती हैं।

उदाहरणों में शामिल हैं:

  • ट्यूब-साइड प्रवाह का नुकसान

  • शेल-साइड प्रवाह का नुकसान

  • ठंडा पानी अचानक बंद हो जाना

  • भाप से सफाई करना या भाप से बाहर निकालना

  • तीव्र प्रक्रिया शटडाउन

  • अप्रत्याशित गर्म-तरल पदार्थ का परिचय

  • हीट ड्यूटी में तेजी से बदलाव

इन स्थितियों के लिए अतिरिक्त थर्मल-मैकेनिकल विश्लेषण की आवश्यकता हो सकती है।

स्थिर संचालन के लिए उपयुक्त डिज़ाइन हर परेशान स्थिति के लिए स्वचालित रूप से उपयुक्त नहीं है।

3. एक्सचेंजर के अंदर थर्मल तनाव कहाँ विकसित होता है?

3.1 ट्यूब शीट और शेल कनेक्शन

ट्यूबशीट शेल-साइड तरल पदार्थ को ट्यूब-साइड तरल पदार्थ से अलग करती है और ट्यूब बंडल का समर्थन करती है।

एक निश्चित ट्यूबशीट हीट एक्सचेंजर में, दोनों ट्यूबशीट शेल से जुड़ी होती हैं, और ट्यूब बंडल दो ट्यूबशीट के बीच तय होता है।

यह व्यवस्था विभेदक विस्तार को प्रतिबंधित करती है।

परिणामी यांत्रिक भार से ट्यूबशीट झुकने, ट्यूबों पर अक्षीय तनाव और शेल-ट्यूब जंक्शन पर तनाव हो सकता है।

3.2 ट्यूब -से- ट्यूब शीट जोड़

ट्यूब -टू-ट्यूबशीट जोड़ों को आवश्यक यांत्रिक कनेक्शन और द्रव पृथक्करण बनाए रखना चाहिए।

ये जोड़ डिज़ाइन के आधार पर वेल्डिंग, यांत्रिक विस्तार, या उचित संयोजन का उपयोग कर सकते हैं।

बार-बार होने वाली अंतर गतिविधि या अत्यधिक यांत्रिक लोडिंग संयुक्त अखंडता को प्रभावित कर सकती है।

संभावित परिणामों में रिसाव, स्थानीय विरूपण, या कनेक्शन को नुकसान शामिल है।

हालाँकि, रिसाव अकेले थर्मल तनाव का प्रमाण नहीं है।

संक्षारण, कंपन, विनिर्माण दोष और अन्य तंत्र समान लक्षण उत्पन्न कर सकते हैं।

3.3 ट्यूब बंडल और यू-बेंड क्षेत्र

टयूबिंग को अक्षीय भार, झुकने या स्थानीय तापमान प्रवणता के अधीन किया जा सकता है।

यू-ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स में, मुड़ी हुई ट्यूबिंग अक्षीय थर्मल विस्तार को समायोजित करने के लिए लचीलापन प्रदान करती है।

हालाँकि, यू-बेंड क्षेत्र यांत्रिक तनाव से पूरी तरह से प्रतिरक्षित नहीं है।

बार-बार होने वाली थर्मल साइकलिंग, स्थानीय तापमान अंतर, प्रवाह-प्रेरित कंपन और अन्य लोड स्थितियों के मूल्यांकन की अभी भी आवश्यकता है।

3.4 शेल, वेल्ड और नोजल

थर्मल तनाव ट्यूब बंडल तक सीमित नहीं है।

खोल अपनी लंबाई के साथ या अपनी दीवार की मोटाई के माध्यम से थर्मल ग्रेडिएंट का अनुभव कर सकता है।

वेल्डेड कनेक्शन और नोजल भी थर्मल विरूपण और बाहरी पाइपिंग संयम के कारण स्थानीय तनाव का अनुभव कर सकते हैं।

3.4.1 पाइपिंग लोड पर विचार क्यों किया जाना चाहिए

यदि कनेक्टेड पाइपिंग एक्सचेंजर की गति को प्रतिबंधित करती है या इसके नोजल में अत्यधिक बल और क्षणों को स्थानांतरित करती है, तो यांत्रिक लोडिंग बढ़ सकती है।

प्रभाव समर्थन व्यवस्था, पाइपिंग लचीलेपन, कनेक्टेड सिस्टम के थर्मल विस्तार और एक्सचेंजर निर्माण पर निर्भर करता है।

3.4.1.1 हीट एक्सचेंजर विस्तार और पाइपिंग विस्तार अलग-अलग डिज़ाइन जांच हैं

आंतरिक ट्यूब बंडलों और बाहरी पाइपिंग सिस्टम में अलग-अलग थर्मल विस्तार और संकुचन आवश्यकताएं हो सकती हैं।

आंतरिक विस्तार क्षतिपूर्ति डिज़ाइन के साथ भी, हीट एक्सचेंजर अभी भी अत्यधिक बाहरी नोजल लोड का अनुभव कर सकता है।

यदि आवश्यक हो, तो हीट एक्सचेंजर के यांत्रिक डिजाइन और पाइपिंग के लचीलेपन के विश्लेषण को समन्वित किया जाना चाहिए।

4. फिक्स्ड- ट्यूब शीट हीट एक्सचेंजर थर्मल तनाव के प्रति संवेदनशील क्यों हैं?

4.1 कितना तय- ट्यूब शीट निर्माण विस्तार को रोकता है

एक फिक्स्ड-ट्यूबशीट एक्सचेंजर दो ट्यूबशीट के बीच जुड़े सीधे ट्यूब का उपयोग करता है, जिसमें ट्यूबशीट शेल से जुड़ी होती है।

निश्चित कनेक्शन ट्यूब बंडल और शेल के बीच स्वतंत्र अक्षीय गति को सीमित करते हैं।

यदि ट्यूब और शेल अलग-अलग मात्रा में विस्तार करने का प्रयास करते हैं, तो संरचनात्मक प्रणाली विरूपण अनुकूलता बनाए रखने के लिए बल विकसित करती है।

यही कारण है कि फिक्स्ड-ट्यूबशीट निर्माण के लिए विभेदक थर्मल विस्तार एक महत्वपूर्ण डिजाइन विचार है।

4.2 क्यों तय किया गया- ट्यूब शीट एक्सचेंजर्स अभी भी व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं

फिक्स्ड-ट्यूबशीट डिज़ाइन कई औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए व्यावहारिक लाभ प्रदान करते हैं।

कॉन्फ़िगरेशन के आधार पर, इनमें शामिल हो सकते हैं:

  • अपेक्षाकृत सीधा निर्माण

  • कॉम्पैक्ट यांत्रिक व्यवस्था

  • उपयुक्त ट्यूब-साइड सफाई के लिए सुविधाजनक पहुंच

  • कुछ हटाने योग्य-बंडल डिज़ाइनों की तुलना में संभावित रूप से कम विनिर्माण जटिलता

थर्मल और मैकेनिकल लोडिंग की स्थिति स्वीकार्य होने पर वे उपयुक्त हो सकते हैं।

तापमान अंतर की उपस्थिति स्वचालित रूप से एक निश्चित-ट्यूबशीट एक्सचेंजर को अनुपयुक्त नहीं बनाती है।

4.3 जब एक विस्तार जोड़ पर विचार किया जा सकता है

एक शेल विस्तार जोड़ उपयुक्त फिक्स्ड-ट्यूबशीट डिज़ाइन में अतिरिक्त लचीलापन प्रदान कर सकता है।

यह विभेदक अक्षीय थर्मल विस्तार से जुड़े बलों को कम कर सकता है।

हालाँकि, एक विस्तार जोड़ जोड़ने से अन्य डिज़ाइन संबंधी विचार सामने आते हैं।

इनमें शामिल हो सकते हैं:

  • दबाव लोड हो रहा है

  • अक्षीय गति

  • थका हुआ जीवन

  • यांत्रिक स्थिरता

  • स्थापना बाधाएँ

  • निरीक्षण आवश्यकताएँ

  • बाहरी लोडिंग

4.3.1 क्यों एक विस्तार जोड़ एक सार्वभौमिक समाधान नहीं है

एक विस्तार जोड़ अक्षीय गति को समायोजित करने में मदद कर सकता है लेकिन प्रत्येक थर्मल तनाव समस्या को स्वतंत्र रूप से हल नहीं करता है।

स्थानीय तापमान प्रवणता, ट्यूब-टू-ट्यूबशीट तनाव, दबाव भार और अन्य यांत्रिक प्रभाव महत्वपूर्ण बने रह सकते हैं।

4.3.1.1 एक्सपेंशन ज्वाइंट जोड़ने से पहले क्या सत्यापित किया जाना चाहिए?

डिजाइनरों को अपेक्षित विस्थापन, परिचालन दबाव, दबाव जोर, थकान आवश्यकताओं, कनेक्शन भार और लागू यांत्रिक डिजाइन विनिर्देशों का आकलन करना चाहिए।

विस्तार जोड़ों का चयन एक व्यापक यांत्रिक मूल्यांकन पर आधारित होना चाहिए, और केवल इसलिए मनमाने ढंग से नहीं जोड़ा जाना चाहिए क्योंकि हीट एक्सचेंजर उच्च तापमान पर संचालित होता है।

5. फिक्स्ड ट्यूब शीट बनाम U- ट्यूब बनाम फ्लोटिंग हेड: कौन सा थर्मल विस्तार को बेहतर ढंग से संभालता है?

5.1 फिक्स्ड- ट्यूब शीट हीट एक्सचेंजर एस

फिक्स्ड-ट्यूबशीट डिज़ाइन शेल और सीधे ट्यूब बंडल के बीच अंतर अक्षीय गति को बाधित करता है।

जब घटक अलग-अलग थर्मल विस्तार का अनुभव करते हैं तो यह थर्मल तनाव पैदा कर सकता है।

यदि संयुक्त यांत्रिक तनाव लागू आवश्यकताओं को पूरा करते हैं तो डिज़ाइन अभी भी उपयुक्त हो सकता है।

5.2 यू- ट्यूब हीट एक्सचेंजर एस

एक यू-ट्यूब एक्सचेंजर यू आकार में मुड़ी हुई ट्यूबों का उपयोग करता है, जिसके दोनों सिरे एक सामान्य ट्यूबशीट से जुड़े होते हैं।

घुमावदार ट्यूब व्यवस्था ट्यूब बंडल को सीधे-ट्यूब फिक्स्ड-ट्यूबशीट डिज़ाइन से अलग थर्मल मूवमेंट को समायोजित करने की अनुमति देती है।

यह शेल-टू-ट्यूब अंतर विस्तार से जुड़े अक्षीय संयम को कम कर सकता है।

हालाँकि, यू-ट्यूब आंतरिक यांत्रिक सफाई और कुछ रखरखाव कार्यों के लिए अतिरिक्त चुनौतियाँ पैदा कर सकते हैं।

जहां प्रासंगिक हो वहां यू-बेंड थकान और स्थानीय थर्मल तनाव का अभी भी मूल्यांकन किया जाना चाहिए।

5.3 फ्लोटिंग-हेड हीट एक्सचेंजर एस

फ्लोटिंग-हेड हीट एक्सचेंजर्स ट्यूब बंडल के पिछले सिरे को शेल के सापेक्ष स्थानांतरित करने की अनुमति देते हैं।

यह थर्मल विस्तार के अक्षीय गुणांक में भिन्नता को समायोजित करता है।

विशिष्ट डिज़ाइन के आधार पर, फ्लोटिंग-हेड हीट एक्सचेंजर्स रखरखाव के लिए ट्यूब बंडल डिस्सेप्लर की भी अनुमति देते हैं।

हालाँकि, फ्लोटिंग-हेड हीट एक्सचेंजर्स की यांत्रिक संरचना अधिक जटिल है और इसके लिए अतिरिक्त सीलिंग उपकरणों और रखरखाव उपायों की आवश्यकता हो सकती है।

5.4 थर्मल विस्तार आवास की तुलना

डिज़ाइन प्रकार

विभेदक विस्तार आवास

मुख्य सीमा

फिक्स्ड ट्यूबशीट

संयमित; तनाव मूल्यांकन की आवश्यकता है

संभावित अक्षीय तापीय तनाव

शेल एक्सपेंशन ज्वाइंट के साथ फिक्स्ड ट्यूबशीट

अतिरिक्त शेल लचीलापन

जोड़ों का दबाव, थकान और यांत्रिक डिज़ाइन

यू ट्यूब

यू-बेंड अक्षीय ट्यूब गति को समायोजित करता है

मोड़ों पर ट्यूब-साइड की सफाई में कठिनाई

तैरता हुआ सिर

पिछला बंडल सिरा शेल के सापेक्ष घूम सकता है

अधिक जटिल निर्माण और सीलिंग

सही कॉन्फ़िगरेशन ऑपरेटिंग तापमान, सामग्री गुणों, दबाव आवश्यकताओं, सफाई आवश्यकताओं और जीवनचक्र लागत पर निर्भर करता है।

एक यू-ट्यूब या फ्लोटिंग-हेड एक्सचेंजर विशेष अंतर-विस्तार तनाव को कम कर सकता है, लेकिन कोई भी डिज़ाइन सभी थर्मल तनाव तंत्र को समाप्त नहीं करता है।

6. इंजीनियरिंग उदाहरण: कितना विभेदक विस्तार हो सकता है?

6.1 काल्पनिक हीट एक्सचेंजर स्थितियाँ

निम्नलिखित मान्यताओं के साथ एक उदाहरणात्मक स्ट्रेट-ट्यूब हीट एक्सचेंजर पर विचार करें:

पैरामीटर

निदर्शी मूल्य

प्रभावी अक्षीय लंबाई

4 मी

ट्यूब सामग्री

कार्बन स्टील

शैल सामग्री

कार्बन स्टील

कल्पित रैखिक विस्तार गुणांक

12 × 10⁻⁶ /के

ट्यूब का मतलब धातु का तापमान बढ़ना है

100 कि

शैल का मतलब धातु का तापमान बढ़ना है

60 कि

औसत तापमान वृद्धि में अंतर

40 कि

उदाहरण के लिए तापमान को सरलीकृत समान औसत बनाया गया है।

गुणांक अनुमानित हैं और यांत्रिक डिजाइन में तापमान-निर्भर सामग्री गुणों को प्रतिस्थापित नहीं करना चाहिए।

6.2 मुक्त तापीय विस्तार की गणना करें

ट्यूब बंडल के लिए:

ट्यूब विस्तार = 12 × 10⁻⁶ × 4 × 100

ट्यूब विस्तार = 0.0048 मीटर = 4.8 मिमी

खोल के लिए:

शैल विस्तार = 12 × 10⁻⁶ × 4 × 60

शैल विस्तार = 0.00288 मीटर = 2.88 मिमी

मुक्त तापीय विस्तार में अंतर है:

विभेदक विस्तार = 4.8 − 2.88 = 1.92 मिमी

सरलीकृत मान्यताओं के तहत, ट्यूब बंडल शेल से लगभग 1.92 मिमी अधिक विस्तार करने का प्रयास करेगा।

6.3 क्यों 1.92 मिमी सीधे तनाव का निर्धारण नहीं करता है

परिकलित विस्थापन दो काल्पनिक मुक्त तापीय विस्तारों के बीच अंतर को दर्शाता है।

यह असेंबल किए गए एक्सचेंजर की मापी गई विकृति नहीं है।

एक निश्चित-ट्यूबशीट निर्माण में, अंतिम बल और तनाव पूरे जुड़े ढांचे की कठोरता और ज्यामिति पर निर्भर करते हैं।

महत्वपूर्ण कारकों में ट्यूब गिनती, ट्यूब दीवार की मोटाई, शेल कठोरता, ट्यूबशीट कठोरता, सामग्री गुण, दबाव भार और वास्तविक तापमान वितरण शामिल हैं।

6.3.1 एक सरल मुक्त-विस्तार गणना क्यों उपयोगी है

इस गणना से पता चलता है कि अंतर विस्थापन का मूल्यांकन किया जाना चाहिए, भले ही दोनों घटक समान नाममात्र सामग्री का उपयोग करें।

यह सापेक्ष तापमान परिवर्तन के महत्व और घटकों की प्रभावी लंबाई की पहचान करने में मदद करता है।

हालाँकि, यह निर्धारित नहीं कर सकता कि हीट एक्सचेंजर सुरक्षित है या नहीं।

6.3.1.1 यांत्रिक तनाव मूल्यांकन के लिए क्या आवश्यक है?

एक यांत्रिक डिज़ाइन मूल्यांकन की आवश्यकता हो सकती है:

  • वास्तविक शेल और ट्यूब आयाम

  • ट्यूब शीट ज्यामिति

  • तापमान पर निर्भर सामग्री गुण

  • संचालन और डिज़ाइन का दबाव

  • माध्य धातु तापमान

  • विभेदक तापीय विस्तार

  • प्रासंगिक संयम और समर्थन शर्तें

  • आवश्यक परिचालन और क्षणिक लोड मामले

फिर एक कोड-आधारित गणना या उपयुक्त विस्तृत विश्लेषण किया जाना चाहिए।

6.4 यदि ट्यूब और शैल सामग्री भिन्न हैं तो क्या होगा?

जब सामग्री भिन्न होती है, तो मुक्त अक्षीय विस्तार में एक सरलीकृत अंतर को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

विभेदक विस्तार = L × (αt × ΔTt - αs × ΔTs)

कहाँ:

  • αt = ट्यूब सामग्री विस्तार गुणांक

  • αs = शैल सामग्री विस्तार गुणांक

  • ΔTt = ट्यूब माध्य धातु तापमान में परिवर्तन

  • ΔTs = शैल माध्य धातु तापमान में परिवर्तन

यह अभिव्यक्ति एक सामान्य संदर्भ लंबाई और सरलीकृत समान तापमान परिवर्तन मानती है।

वास्तविक एक्सचेंजर्स में, घटकों के साथ ज्यामिति और तापमान भिन्नता के लिए अधिक विस्तृत गणना की आवश्यकता हो सकती है।

समीकरण को पूर्ण ट्यूबशीट या दबाव-पोत तनाव मूल्यांकन के रूप में नहीं माना जाना चाहिए।

7. स्टार्टअप, शटडाउन और थर्मल साइक्लिंग थकान को कैसे प्रभावित करते हैं?

7.1 तीव्र तापमान परिवर्तन और थर्मल शॉक

थर्मल शॉक से तात्पर्य तीव्र तापमान परिवर्तन और परिणामी तापमान प्रवणता के प्रभावों से है।

उदाहरण के लिए, कम तापमान वाले हीट एक्सचेंजर में उच्च तापमान वाले तरल पदार्थ को तेजी से इंजेक्ट करने से इनलेट क्षेत्र अन्य घटकों की तुलना में बहुत तेजी से गर्म हो सकता है।

यह थोक धातु तापमान स्थिर होने से पहले महत्वपूर्ण स्थानीय थर्मल तनाव उत्पन्न कर सकता है।

7.2 बार-बार चक्र और थकान से होने वाली क्षति

थर्मल थकान तब होती है जब बार-बार गर्म करने और ठंडा करने से चक्रीय तनाव या तनाव उत्पन्न होता है।

जबकि चक्रों की संख्या महत्वपूर्ण है, उन चक्रों की तीव्रता भी उतनी ही महत्वपूर्ण है।

छोटे, क्रमिक तापमान परिवर्तन का अनुभव करने वाली प्रणालियाँ लगातार, कठोर तापमान परिवर्तन का अनुभव करने वाली प्रणालियों से बहुत अलग व्यवहार कर सकती हैं।

7.3 विशेष परिचालन कार्यक्रम जिनकी समीक्षा की आवश्यकता है

कुछ घटनाएँ सामान्य उत्पादन संचालन की तुलना में अधिक मांग वाली हो सकती हैं।

संचालन कार्यक्रम

संभावित थर्मल तनाव तंत्र

गर्म तरल पदार्थ के साथ ठंडा स्टार्टअप

तीव्र स्थानीय तापन और असमान धातु विस्तार

अचानक ठंडा पानी खत्म हो जाना

ट्यूब -साइड या शेल-साइड तापमान असंतुलन

भाप से सफाई

उच्च तापमान जोखिम और क्षणिक प्रवणता

तीव्र प्रक्रिया शटडाउन

असमान शीतलन और संकुचन

बार-बार बैच साइकिल चलाना

बार-बार थर्मल तनाव और थकान

स्थानीय ट्यूब रुकावट

गैर-समान तापमान और स्थानीयकृत तनाव

इन तंत्रों को सार्वभौमिक परिचालन सीमा के बजाय परियोजना-विशिष्ट मूल्यांकन की आवश्यकता होती है।

7.4 थर्मल साइक्लिंग जोखिम को कैसे कम करें

संभावित दृष्टिकोणों में शामिल हैं:

  • नियंत्रित स्टार्टअप और शटडाउन अनुक्रम को परिभाषित करना

  • द्रव परिचय और तापमान परिवर्तन का समन्वय

  • थर्मल चक्रों की आवृत्ति और गंभीरता की समीक्षा करना

  • यंत्रवत् उपयुक्त एक्सचेंजर कॉन्फ़िगरेशन का चयन करना

  • असामान्य तापमान और प्रवाह स्थितियों की निगरानी करना

  • ज्ञात तनाव-संवेदनशील स्थानों का निरीक्षण करना

स्टार्टअप या शटडाउन प्रक्रियाओं में बदलाव की समीक्षा योग्य इंजीनियरिंग कर्मियों द्वारा की जानी चाहिए।

उचित अनुक्रम प्रक्रिया और दबाव-उपकरण सुरक्षा आवश्यकताओं पर निर्भर करता है।

8. इंजीनियर थर्मल तनाव का मूल्यांकन और कम कैसे कर सकते हैं?

8.1 सभी प्रासंगिक डिज़ाइन और परिचालन स्थितियों की समीक्षा करें

थर्मल-मैकेनिकल मूल्यांकन में एक से अधिक सामान्य ऑपरेटिंग बिंदु पर विचार करना चाहिए।

आवश्यक शर्तों में शामिल हो सकते हैं:

  • सामान्य फुल-लोड ऑपरेशन

  • न्यूनतम-लोड संचालन

  • स्टार्टअप और शटडाउन

  • अधिकतम तापमान अंतर

  • अधिकतम और न्यूनतम दबाव

  • सफाई और भाप देने की प्रक्रियाएँ

  • प्रवाह-हानि परिदृश्य

  • प्रासंगिक प्रक्रिया परेशान करने वाली स्थितियाँ

सबसे गंभीर थर्मल तनाव का मामला अधिकतम डिज़ाइन दबाव या सामान्य ऑपरेटिंग तापमान से मेल नहीं खा सकता है।

8.2 उपयुक्त यांत्रिक डिज़ाइन नियम लागू करें

परियोजना, अधिकार क्षेत्र और लागू उपकरण निर्माण के आधार पर, प्रासंगिक इंजीनियरिंग संदर्भों में शामिल हो सकते हैं:

  • ASME बॉयलर और प्रेशर वेसल कोड, धारा VIII

  • शेल-एंड-ट्यूब एक्सचेंजर ट्यूबशीट के लिए लागू भाग यूएचएक्स प्रावधान

  • टेमा मानक

  • लागू अप्रकाशित दबाव वाहिकाओं के लिए EN 13445

  • अन्य परियोजना-विशिष्ट कोड या विशिष्टताएँ

इन सन्दर्भों का दायरा समान नहीं है।

खरीदार और आपूर्तिकर्ता को लागू कोड, संस्करण, यांत्रिक डिजाइन आधार और दस्तावेज़ीकरण आवश्यकताओं पर सहमत होना चाहिए।

गणना में किसी मान्यता प्राप्त मानक का उपयोग स्वचालित रूप से प्रमाणीकरण या कोड स्टैम्पिंग स्थापित नहीं करता है।

8.3 थर्मल और संरचनात्मक विश्लेषण का एक साथ उपयोग करें

थर्मल विश्लेषण का उपयोग हीट एक्सचेंजर के अंदर तापमान और गर्मी हस्तांतरण व्यवहार को निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

संरचनात्मक विश्लेषण का उपयोग परिणामी विकृति, बलों और तनाव का आकलन करने के लिए किया जाता है।

जटिल क्षणिक स्थितियों के लिए, इंजीनियर समय-भिन्न तापमान गणना और परिमित तत्व विश्लेषण का उपयोग कर सकते हैं।

ये विधियाँ स्थानीयकृत तनाव सांद्रता या महत्वपूर्ण स्टार्ट-अप स्थितियों की पहचान करने में मदद करती हैं।

हालाँकि, परिणामों की सटीकता उपयुक्त सीमा स्थितियों, भौतिक गुणों, ज्यामिति और सत्यापन पर निर्भर करती है।

8.4 एक उपयुक्त यांत्रिक विन्यास का चयन करें

संभावित डिज़ाइन दृष्टिकोण में शामिल हैं:

  • यांत्रिक सत्यापन संतोषजनक होने पर फिक्स्ड-ट्यूबशीट निर्माण को बरकरार रखना

  • जहां उपयुक्त हो वहां एक विस्तार जोड़ पर विचार करना

  • यू-ट्यूब निर्माण का मूल्यांकन

  • फ्लोटिंग-हेड निर्माण का मूल्यांकन

  • जहां उचित हो वहां सामग्री या संरचनात्मक विवरण समायोजित करना

  • समर्थन और पाइपिंग व्यवस्था की समीक्षा करना

  • जहां व्यावहारिक हो वहां परिचालन प्रक्रियाओं को संशोधित करना

प्रत्येक एक्सचेंजर के लिए कोई भी एक विधि उपयुक्त नहीं है।

8.5 निरीक्षण और रखरखाव योजना शामिल करें

परिचालन उपकरणों में, निरीक्षणों को वास्तविक क्षति तंत्र और परिचालन इतिहास से संबंधित स्थानों पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए।

प्रासंगिक गतिविधियों में लीक की जांच करना, ट्यूब शीट कनेक्शन का निरीक्षण करना, सुलभ वेल्ड की जांच करना, परिचालन रुझानों की समीक्षा करना और आवश्यकतानुसार उचित गैर-विनाशकारी परीक्षण (एनडीटी) करना शामिल हो सकता है।

व्यवहार्य निरीक्षण तकनीकें हीट एक्सचेंजर के डिजाइन, सामग्री, पहुंच और संदिग्ध क्षति पर निर्भर करती हैं।

आकस्मिक लीक की जांच की जानी चाहिए न कि केवल थर्मल तनाव को जिम्मेदार ठहराया जाना चाहिए।

9. थर्मल तनाव से होने वाले नुकसान के चेतावनी संकेत क्या हैं?

9.1 ट्यूब -से- ट्यूब शीट रिसाव

ट्यूब-टू-ट्यूबशीट जोड़ों के पास रिसाव संयुक्त अखंडता के नुकसान का संकेत दे सकता है।

थर्मल लोडिंग एक संभावित योगदानकर्ता हो सकता है।

हालाँकि, संक्षारण, कंपन, क्षरण और विनिर्माण दोष सहित अन्य तंत्रों पर भी विचार किया जाना चाहिए।

9.2 वेल्डेड कनेक्शन के पास क्रैकिंग

उच्च, दोहराव वाले तनाव वाले स्थानों में दरारें दिखाई दे सकती हैं।

वेल्ड टोज़, ज्यामितीय असंततता और तनाव एकाग्रता के अन्य क्षेत्रों पर विशेष ध्यान देने की आवश्यकता हो सकती है।

दरार की मात्र उपस्थिति इसके अंतर्निहित कारण को निर्धारित करने के लिए अपर्याप्त है; एक उचित जांच आवश्यक है.

9.3 ट्यूब या ट्यूब शीट विरूपण

अप्रत्याशित विकृति यह संकेत दे सकती है कि यांत्रिक भार संरचना के इच्छित व्यवहार से अधिक हो गया है।

संभावित योगदानकर्ताओं में अंतर थर्मल विस्तार, दबाव लोडिंग, बाहरी बल या इन प्रभावों के संयोजन शामिल हैं।

9.4 स्टार्टअप या शटडाउन के बाद बार-बार विफलता

यदि स्टार्टअप, शटडाउन या अन्य विशिष्ट परिचालन घटनाओं के बाद लीक या क्षति की पुनरावृत्ति होती है, तो इन घटनाओं का समय उपयोगी नैदानिक ​​जानकारी प्रदान कर सकता है।

ऑपरेटरों को इन घटनाओं से पहले और बाद में तापमान, दबाव और प्रवाह दर का रिकॉर्ड बनाए रखना चाहिए।

दोष जांच में यांत्रिक डिजाइन मान्यताओं के साथ वास्तविक परिचालन स्थितियों की तुलना की जानी चाहिए।

9.5 थर्मल क्षति को अन्य समस्याओं से कैसे अलग करें

अवलोकन

संभावित थर्मल तनाव कनेक्शन

अन्य संभावित कारण

स्टार्टअप के बाद जोड़ में रिसाव

विभेदक विस्तार या क्षणिक लोडिंग

संक्षारण, निर्माण दोष, संयुक्त क्षरण

बार-बार टूटना

चक्रीय थर्मल लोडिंग

कंपन, दबाव चक्रण, वेल्ड दोष

ट्यूब विरूपण

असमान विस्तार या तापमान प्रवणता

प्रवाह-प्रेरित कंपन, क्षति से निपटना

स्थानीय हॉट स्पॉट

असमान तापमान वितरण

दूषण, रुकावट, कुवितरण

शैल/नोजल विरूपण

थर्मल संयम या पाइपिंग इंटरेक्शन

बाहरी पाइपिंग लोड, समर्थन समस्याएं

मरम्मत या डिज़ाइन संशोधन का चयन करने से पहले एक योग्य विफलता विश्लेषण की आवश्यकता होती है।

10. थर्मल तनाव जोखिम को कम करने के लिए खरीदारों को क्या निर्दिष्ट करना चाहिए?

10.1 संपूर्ण थर्मल ऑपरेटिंग डेटा प्रदान करें

एक आपूर्तिकर्ता को शेल-साइड और ट्यूब-साइड दोनों परिचालन शर्तें प्राप्त होनी चाहिए।

आवश्यक जानकारी

शैल पक्ष

ट्यूब ओर

कार्यात्मक द्रव

निर्दिष्ट करें

निर्दिष्ट करें

सामान्य इनलेट तापमान

°C

°C

सामान्य आउटलेट तापमान

°C

°C

न्यूनतम और अधिकतम द्रव तापमान

°C

°C

सामान्य प्रवाह दर

निर्दिष्ट करें

निर्दिष्ट करें

न्यूनतम एवं अधिकतम प्रवाह

यदि लागू हो

यदि लागू हो

परिचालन दाब

निर्दिष्ट करें

निर्दिष्ट करें

डिजाइन दबाव

निर्दिष्ट करें

निर्दिष्ट करें

सामग्री आवश्यकताएँ

निर्दिष्ट करें

निर्दिष्ट करें

स्टार्टअप और शटडाउन की स्थिति

वर्णन करना

वर्णन करना

डेटा संपूर्ण प्रक्रिया डिज़ाइन के अनुरूप होना चाहिए।

10.2 क्षणिक एवं असामान्य स्थितियों का वर्णन करें

सार्थक थर्मल तनाव समीक्षा के लिए, खरीदारों को यह भी पहचानना चाहिए:

  • चाहे एक्सचेंजर ठंडा शुरू हो या पहले से ही गर्म

  • अपेक्षित तापन और शीतलन दरें

  • सामान्य स्टार्टअप और शटडाउन की आवृत्ति

  • प्रवाह में अचानक कमी की संभावनाएँ

  • भाप से सफाई या अन्य विशेष सफाई कार्य

  • आपातकालीन संचालन परिदृश्य

  • अपेक्षित परिचालन जीवनकाल और थर्मल साइक्लिंग

  • प्रासंगिक नियंत्रण और सुरक्षा व्यवस्था

जहां सटीक क्षणिक तापमान डेटा उपलब्ध नहीं है, आपूर्तिकर्ता को पुष्टि की आवश्यकता वाली मान्यताओं की पहचान करनी चाहिए।

10.3 मैकेनिकल डिज़ाइन और दस्तावेज़ीकरण के दायरे की पुष्टि करें

खरीदारों को आपूर्तिकर्ता से पूछना चाहिए कि क्या प्रस्तावित एक्सचेंजर को विस्तृत अंतर थर्मल विस्तार या थकान मूल्यांकन की आवश्यकता है।

परियोजना के आधार पर, तकनीकी प्रस्ताव को पहचानने की आवश्यकता हो सकती है:

  • प्रस्तावित एक्सचेंजर निर्माण

  • शैल और ट्यूब सामग्री ग्रेड

  • लागू डिज़ाइन कोड और संस्करण

  • प्रासंगिक डिजाइन और संचालन मामले

  • ट्यूब शीट यांत्रिक डिज़ाइन आवश्यकताएँ

  • विस्तार संयुक्त आवश्यकताएँ, यदि लागू हो

  • बाहरी नोजल और समर्थन भार

  • आवश्यक निरीक्षण एवं परीक्षण

  • ड्राइंग और गणना-दस्तावेज़ आवश्यकताएँ

तकनीकी और वाणिज्यिक दायरे के हिस्से के रूप में विस्तृत गणना की उपलब्धता पर सहमति होनी चाहिए।

10.4 उपयोग के लिए तैयार थर्मल स्ट्रेस आरएफक्यू चेकलिस्ट

परियोजना अनुप्रयोग: औद्योगिक शीतलन /रासायनिक प्रसंस्करण/हीट रिकवरी/अन्य

हीट एक्सचेंजर प्रकार: फिक्स्ड ट्यूब शीट / यू- ट्यूब / फ्लोटिंग हेड / आपूर्तिकर्ता अनुशंसा

हीट ड्यूटी: [ kW ]

शैल-साइड द्रव: [निर्दिष्ट करें]

ट्यूब -साइड फ्लूइड: [निर्दिष्ट करें]

शेल-साइड इनलेट और आउटलेट तापमान: [ °C ]

ट्यूब -साइड इनलेट और आउटलेट तापमान: [ °C ]

शेल-साइड प्रवाह दर: [निर्दिष्ट करें]

ट्यूब - पार्श्व प्रवाह दर: [निर्दिष्ट करें]

संचालन और डिज़ाइन दबाव: [दोनों पक्ष]

अधिकतम और न्यूनतम द्रव तापमान: [दोनों तरफ]

अपेक्षित स्टार्टअप और शटडाउन आवृत्ति: [निर्दिष्ट करें]

तापन और शीतलन दरें: [यदि ज्ञात हो]

असामान्य संचालन परिदृश्य: [निर्दिष्ट करें]

भाप सफ़ाई या थर्मल सफ़ाई आवश्यकताएँ: [यदि लागू हो]

शेल और ट्यूब सामग्री आवश्यकताएँ: [निर्दिष्ट करें / सिफ़ारिश का अनुरोध करें]

लागू डिज़ाइन कोड: [निर्दिष्ट करें]

अपेक्षित उपकरण जीवन और थर्मल साइक्लिंग: [निर्दिष्ट करें]

आवश्यक यांत्रिक विश्लेषण: [निर्दिष्ट करें/अनुशंसा का अनुरोध करें]

पाइपिंग और नोजल लोड आवश्यकताएँ: [निर्दिष्ट करें]

स्थापना और रखरखाव आवश्यकताएँ: [निर्दिष्ट करें]

आवश्यक तकनीकी दस्तावेज़: [निर्दिष्ट करें]

मात्रा और वितरण स्थान: [निर्दिष्ट करें]

निर्माता को यांत्रिक डिज़ाइन को अंतिम रूप देने से पहले मान्यताओं और उत्कृष्ट जानकारी की पहचान करनी चाहिए।

11. शैल-और- ट्यूब थर्मल तनाव के बारे में अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

11.1 शैल-और- ट्यूब हीट एक्सचेंजर में थर्मल तनाव का मुख्य कारण क्या है?

प्राथमिक कारण यह है कि विभिन्न धातु तापमानों पर संचालन के दौरान कनेक्टिंग घटकों के थर्मल विस्तार के गुणांक में अंतर को दबा दिया जाता है।

अन्य महत्वपूर्ण कारणों में तेजी से तापमान परिवर्तन, स्थानीय तापीय प्रवणता, भौतिक अंतर और बार-बार थर्मल चक्रण शामिल हैं।

11.2 क्या तापमान में बड़े अंतर का मतलब हमेशा उच्च तापीय तनाव होता है?

आवश्यक रूप से नहीं।

तनाव संरचनात्मक संयम, घटक कठोरता, भौतिक गुण, स्थानीय तापमान वितरण और परिचालन इतिहास पर भी निर्भर करता है।

एक लचीला निर्माण अत्यधिक संयमित डिज़ाइन की तुलना में पर्याप्त तापमान अंतर को अधिक प्रभावी ढंग से समायोजित कर सकता है।

11.3 फिक्स्ड- ट्यूब शीट एक्सचेंजर विभेदक विस्तार के प्रति अधिक संवेदनशील क्यों हैं?

उनकी ट्यूब और शैल दोनों सिरों पर स्थिर ट्यूब शीट से जुड़े होते हैं।

यह स्वतंत्र रूप से विस्तार करने की उनकी क्षमता को सीमित करता है, और जब शेल और ट्यूब बंडलों के थर्मल विस्तार के गुणांक भिन्न होते हैं, तो अक्षीय बल और ट्यूब शीट तनाव उत्पन्न होते हैं।

11.4 क्या U- ट्यूब हीट एक्सचेंजर थर्मल तनाव को खत्म कर सकता है?

नहीं।

यू-बेंड निर्माण कुछ अक्षीय थर्मल आंदोलनों को समायोजित करता है, लेकिन स्थानीय तापमान प्रवणता, यू-बेंड लोडिंग, थकान, दबाव तनाव और अन्य यांत्रिक प्रभावों पर अभी भी विचार करने की आवश्यकता है।

11.5 क्या एक विस्तार जोड़ सभी थर्मल तनाव क्षति को रोकता है?

नहीं।

एक उचित रूप से इंजीनियर किया गया विस्तार जोड़ विशिष्ट अंतर-विस्तार भार को कम कर सकता है, लेकिन यह अपने स्वयं के दबाव, आंदोलन, थकान और यांत्रिक डिजाइन आवश्यकताओं का परिचय देता है।

यह प्रत्येक तापीय तनाव तंत्र को समाप्त नहीं करता है।

11.6 क्या तापीय तनाव ट्यूब रिसाव का कारण बन सकता है?

हाँ।

अत्यधिक थर्मल लोडिंग ट्यूब-टू-ट्यूबशीट जोड़ों को क्षति या अखंडता के नुकसान में योगदान कर सकती है।

हालाँकि, रिसाव के कई अन्य कारण हो सकते हैं, और उचित विफलता जांच आवश्यक है।

11.7 क्या स्टार्टअप और शटडाउन को मैकेनिकल डिज़ाइन में शामिल किया जाना चाहिए?

हां, जब ये स्थितियां प्रासंगिक थर्मल या मैकेनिकल लोडिंग बनाती हैं।

क्षणिक संचालन से तनाव का स्तर उत्पन्न हो सकता है जो सामान्य स्थिर-स्थिति स्थितियों द्वारा दर्शाया नहीं जाता है।

आवश्यक विश्लेषण एक्सचेंजर निर्माण, प्रक्रिया की स्थिति और लागू डिजाइन नियमों पर निर्भर करता है।

11.8 कोटेशन का अनुरोध करने से पहले खरीदारों को क्या जानकारी प्रदान करनी चाहिए?

खरीदारों को तरल पदार्थ का तापमान, प्रवाह दर, संचालन और डिजाइन दबाव, सामग्री की आवश्यकताएं, स्टार्टअप और शटडाउन की स्थिति, थर्मल साइक्लिंग अपेक्षाएं और किसी भी असामान्य ऑपरेटिंग परिदृश्य प्रदान करना चाहिए।

यह आपूर्तिकर्ता को यह निर्धारित करने की अनुमति देता है कि कौन सी यांत्रिक जाँच उपयुक्त है।

12. निष्कर्ष: थर्मल तनाव का मूल्यांकन हीट एक्सचेंजर डिज़ाइन के भाग के रूप में किया जाना चाहिए

शेल-एंड-ट्यूब हीट एक्सचेंजर डिज़ाइन में थर्मल तनाव एक महत्वपूर्ण यांत्रिक विचार है, खासकर जब शेल और ट्यूब बंडल अलग-अलग तापमान या बार-बार ऑपरेटिंग परिवर्तनों का अनुभव करते हैं।

इसके मुख्य कारणों में अंतर तापीय विस्तार, संरचनात्मक संयम, तीव्र तापमान परिवर्तन, स्थानीय तापमान प्रवणता और थर्मल साइक्लिंग शामिल हैं।

परिणाम ट्यूबशीट, ट्यूब-टू-ट्यूबशीट कनेक्शन, वेल्डेड जोड़ों और अन्य यांत्रिक घटकों को प्रभावित कर सकते हैं।

फिक्स्ड-ट्यूबशीट एक्सचेंजर्स पर विशेष ध्यान देने की आवश्यकता होती है क्योंकि शेल और सीधी ट्यूब स्वतंत्र रूप से विस्तार नहीं कर सकती हैं।

यू-ट्यूब और फ्लोटिंग-हेड व्यवस्थाएं अलग-अलग गति को समायोजित करने के वैकल्पिक तरीके प्रदान करती हैं, हालांकि वे अपने स्वयं के डिजाइन और रखरखाव संबंधी विचारों को भी प्रस्तुत करते हैं।

इंजीनियरों और औद्योगिक खरीदारों के लिए, मुख्य कार्य निम्नलिखित हैं:

  • सामान्य और असामान्य दोनों ऑपरेटिंग तापमान को परिभाषित करें।

  • जुड़े हुए घटकों के सापेक्ष थर्मल विस्तार का मूल्यांकन करें।

  • स्टार्टअप, शटडाउन और बार-बार थर्मल चक्रों पर विचार करें।

  • एक उपयुक्त एक्सचेंजर निर्माण का चयन करें।

  • उपयुक्त यांत्रिक डिज़ाइन आवश्यकताओं को लागू करें।

  • जहां प्रासंगिक हो, विस्तार जोड़ों, सपोर्ट और बाहरी पाइपिंग लोड की समीक्षा करें।

  • आवश्यक यांत्रिक गणना और दस्तावेज़ीकरण का अनुरोध करें।

लक्ष्य सभी थर्मल विस्तार को खत्म करना नहीं है। यह सुनिश्चित करना है कि एक्सचेंजर लागू यांत्रिक डिजाइन सीमाओं के भीतर अपेक्षित थर्मल मूवमेंट और संबंधित भार को समायोजित कर सकता है।

12.1 शैल-और- ट्यूब हीट एक्सचेंजर समाधान खोजें Aidear से

शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर (24).jpg

चांगझौ Aidear Refrigeration टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड औद्योगिक हीटिंग, कूलिंग, रेफ्रिजरेशन और संबंधित हीट-ट्रांसफर अनुप्रयोगों के लिए शेल-एंड-ट्यूब हीट एक्सचेंजर समाधान की आपूर्ति करती है।

विभिन्न परियोजनाओं के लिए अलग-अलग ट्यूब सामग्री, ट्यूबशीट व्यवस्था, शेल कॉन्फ़िगरेशन और परिचालन स्थितियों की आवश्यकता हो सकती है।

पर्याप्त तापमान अंतर या बार-बार थर्मल साइक्लिंग वाले अनुप्रयोगों के लिए, उपकरण चयन में थर्मल प्रदर्शन गणना के अलावा उचित यांत्रिक मूल्यांकन भी शामिल होना चाहिए।

अन्वेषण करना Aidear शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर उपलब्ध उत्पाद कॉन्फ़िगरेशन के बारे में अधिक जानने के लिए।

प्रत्येक परियोजना के लिए किसी विशेष निर्माण, विस्तार जोड़, सामग्री संयोजन, या यांत्रिक डिजाइन आवश्यकता की उपयुक्तता की पुष्टि की जानी चाहिए।

12.2 एक कस्टम शेल-और- ट्यूब हीट एक्सचेंजर उद्धरण का अनुरोध करें

क्या आप उच्च परिचालन तापमान, महत्वपूर्ण तापमान अंतर, या लगातार स्टार्टअप और शटडाउन चक्र वाली प्रक्रिया के लिए शेल-एंड-ट्यूब हीट एक्सचेंजर का चयन कर रहे हैं?

अपनी थर्मल ड्यूटी, शेल-साइड और ट्यूब-साइड परिचालन स्थितियों, सामग्री आवश्यकताओं और अपेक्षित तापमान भिन्नताओं को Aidear के साथ साझा करें।

हमारी टीम आपूर्ति की गई जानकारी की समीक्षा कर सकती है और तकनीकी मूल्यांकन और उत्पाद उपलब्धता के अधीन उपयुक्त उत्पाद कॉन्फ़िगरेशन पर चर्चा कर सकती है।

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