Shell-and- түтік жылу алмастырғыш s термиялық кернеудің себебі неде?

Құбырлы жылу алмастырғыштар өнеркәсіптік салқындату, химиялық өңдеу, электр энергиясын өндіру, тоңазыту және жылуды қалпына келтіру жүйелерінде кеңінен қолданылады. Олар екі сұйықтық арасында жылуды тасымалдайды, бұл ретте қабық және түтік жағындағы тізбектер арасындағы бөлуді сақтайды.

Дегенмен, жылуды беру сонымен қатар алмастырғыштың ішіндегі металл компоненттерінің кеңеюіне және жиырылуына әкеледі.

Қабық, түтіктер, түтіктер немесе басқа жалғанған құрамдас бөліктер әртүрлі температураны сезінгенде, олар әртүрлі мөлшерде кеңейтуге әрекет етуі мүмкін. Егер олардың қозғалысы шектелсе, механикалық кернеулер дамуы мүмкін.

Бұл кернеулер құбырлар мен қабықшалар екі ұшымен де құрылымдық түрде жалғанған бекітілген құбырлы жылу алмастырғыштарда өте маңызды.

Температураның қайталанатын өзгерістері, жылдам іске қосу, кенеттен өшіру және қалыпты емес жұмыс жағдайлары қосымша термиялық жүктемені тудыруы мүмкін.

Уақыт өте келе шамадан тыс термиялық кернеу түтіктен түтікшеге қосылыс ағып кетуіне, деформацияға, шаршау крекингіне немесе басқа механикалық зақымға ықпал етуі мүмкін.

Термиялық кернеу тек жұмыс температурасымен анықталмайды. Бұл температураның таралуына, материалдың қасиеттеріне, құрылымдық шектеулерге және уақыт бойынша жұмыс жағдайларының өзгеруіне байланысты.

Бұл нұсқаулық құбырлы жылу алмастырғыштардағы жылу кернеуінің себебін түсіндіреді, қай жерде зақымдалуы мүмкін, әртүрлі алмастырғыш конструкциялары жылу кеңеюін қалай қамтамасыз етеді және жабдықты таңдау алдында инженерлер мен өнеркәсіптік сатып алушылар нені тексеру керек.

1. Қабық және- түтік жылу алмастырғыш ішіндегі жылу кернеуі дегеніміз не?

1.1 Жылулық кеңеюді түсіну

Металл материалдардың көпшілігі қыздырғанда кеңейеді, ал салқындаған кезде жиырылады.

Температураның біркелкі өзгеруі үшін түзу құрамдас бөліктің еркін термиялық кеңеюін келесі түрде жуықтауға болады:

ΔL = α × L × ΔT

Қайда:

• ΔL = Ұзындықтың өзгеруі

• α = Сызықтық термиялық кеңею коэффициенті

• L = Бастапқы ұзындық

• ΔT = Материал температурасының өзгеруі

Бұл қатынас құрамдас кеңейту еркін болған жағдайда болатын ұзындықтың өзгеруін сипаттайды.

Ол толық жылу алмастырғыштағы кернеуді өздігінен есептемейді.

1.2 Жылулық кеңею қалай термиялық кернеуге айналады

Термиялық кеңею автоматты түрде шамадан тыс механикалық кернеуді тудырмайды.

Металл құрамдас бөлігі еркін кеңейе алатын болса, оның өлшемдері бекітілген қосылыммен байланысты бірдей шектеу кернеулерін тудырмай өзгеруі мүмкін.

Термиялық кернеу термиялық деформацияның алдын алған, ішінара шектелген немесе қосылған компоненттердің қозғалысымен үйлеспеген кезде дамиды.

Құбырлы жылу алмастырғышта қабық, түтік және түтікшелер өзара байланысты механикалық құрылымды құрайды.

Бұл құрамдас бөліктер басқаша кеңеюге немесе қысқартуға тырысқанда, олардың байланыстарында күштер мен сәттер дамуы мүмкін.

1.2.1 Жылулық деформацияға қарсы термиялық кернеу

Термиялық деформация температураның өзгеруіне байланысты деформацияны сипаттайды.

Термиялық кернеу бұл деформация шектелген кездегі ішкі механикалық жауапты сипаттайды.

Қозғалысы тиісті түрде реттелсе, құрамдас шамадан тыс кернеусіз айтарлықтай термиялық кеңеюді сезінуі мүмкін.

Керісінше, салыстырмалы түрде кішігірім дифференциалды қозғалыс қатты, жоғары ұстамды жинақта айтарлықтай жергілікті кернеуді тудыруы мүмкін.

1.2.1.1 Неліктен шағын қозғалыс маңызды болуы мүмкін

Температураның өзгеруі кезінде түтік тек бірнеше миллиметрге кеңеюі қажет болуы мүмкін.

Егер екі ұшы бекітілген түтік парақтарымен шектелсе, бұл кеңею қоршаған құрылымға тәуелсіз бола алмайды.

Пайда болған күштер түтіктің, қабықтың, түтік парағының және қосылыстардың қаттылығы мен геометриясына байланысты.

Сондықтан рұқсат етілген микромоментті бағалау механикалық дизайнның шешуші аспектісі болып табылады.

1.3 Жылулық кернеу қысым кернеуінен ерекшеленеді

Қысым кернеуі мен термиялық кернеудің әртүрлі физикалық себептері бар.

Қысым кернеуі жылу алмастырғыштың қысым шекараларына әсер ететін ішкі немесе сыртқы қысымнан туындайды.

Термиялық кернеу температураға тәуелді деформация мен шектеулерден туындайды.

Екеуі қатар өмір сүре алады.

Жылу алмастырғыш қысымды жобалау талаптарына сәйкес келуі мүмкін, бірақ термиялық кеңею және өтпелі температура әсерлері әлі де бөлек бағалануы керек.

Соңғы механикалық дизайн барлық қолданылатын жүктеме комбинацияларын ескеруі керек.

Негізгі құрамдастарға кіріспе алу үшін Aidear бөлімін қараңыз қаптама-құбырлы жылу алмастырғыштар Жұмыс принципі түсіндірілді.

2. Shell-and- түтік жылу алмастырғыш с-де термиялық кернеу неден туындайды?

2.1 Қабықтың және түтік бүйірлік металдардың әртүрлі температуралары

Термиялық кернеудің негізгі себептерінің бірі - қабық пен түтік шоғырының температураларының айырмашылығы.

Мысалы, салқындатқыш сұйықтық қабық арқылы ағып жатқанда, ыстық технологиялық сұйықтық түтіктер арқылы айналуы мүмкін.

Содан кейін түтіктер мен қабық металдың әртүрлі орташа температурасын сезінуі мүмкін.

Нәтижесінде олар әртүрлі мөлшерде кеңейтуге тырысады.

Бекітілген түтікшелердің конструкцияларында бұл дифференциалды термиялық кеңею қабық, түтіктер және түтік парақтары арасындағы байланыстармен шектеледі.

Алынған механикалық күштерді жобалау кезінде бағалау қажет.

2.2 Әртүрлі жылулық кеңею коэффициенттері

Әртүрлі материалдардың жылу кеңеюінің әртүрлі коэффициенттері болуы мүмкін.

Мысалы, тот баспайтын болат пен көміртекті болат бірдей температураның өзгеруі кезінде әртүрлі жылдамдықпен кеңеюі мүмкін.

Бір жылу алмастырғышқа әртүрлі қорытпалар қосылса, температураның өзгеруі ұқсас болса да олардың жылулық қозғалыстары сәйкес келмеуі мүмкін.

Сондықтан материалды таңдау тек коррозияға төзімділік пен жылу өткізгіштіктен көп нәрсені ескеруі керек.

Термиялық кеңею коэффициенті, серпімділік қасиеттері, рұқсат етілген кернеу және жұмыс температурасының диапазоны бірдей маңызды.

2.3 Жылдам іске қосу және өшіру

Іске қосу кезінде алмастырғыштың кейбір компоненттері басқаларға қарағанда әлдеқайда жылдам қызады.

Мысалы, бұрын суық алмастырғышқа түсетін ыстық сұйықтық кіріс аймағының және іргелес түтіктердің температурасын тез көтеруі мүмкін.

Сонымен қатар, қабық, алыстағы түтіктер және тірек құрамдас бөліктер салқын болуы мүмкін.

Бұл уақытша температура теңгерімсіздігі локализацияланған термиялық кернеулерді тудыруы мүмкін.

Өшіру кезінде бірдей құрамдас бөліктер әртүрлі жылдамдықпен салқындауы мүмкін.

2.3.1 Неліктен өтпелі күйзеліс тұрақты күйдегі стресстен асып кетуі мүмкін

Жылу алмастырғыш тұрақты жұмыс күйіне жеткеннен кейін металл температурасының таралуы біркелкі болады немесе болжамды үлгіні көрсетеді.

Дегенмен, іске қосу кезінде температура өрісі өзгере береді.

Кейбір құрамдас бөліктерде уақытша үлкен температура айырмашылығы немесе кеңеюі мүмкін.

Сондықтан ең үлкен механикалық кернеу жылу алмастырғыш қалыпты жұмыс жағдайына жеткенге дейін болуы мүмкін.

2.3.1.1 Неліктен тек жобалық температуралар жеткіліксіз болуы мүмкін

Сатып алушы сұйықтықтың қалыпты кіріс және шығыс температурасын ғана көрсете алады.

Бұл мәндер термодинамикалық таңдау үшін пайдалы, бірақ ең күрделі механикалық жағдайларды сипаттамауы мүмкін.

Жылдам қыздыру немесе салқындатуды қамтитын қолданбалар үшін жеткізуші іске қосу температурасын, температураның өзгеру жылдамдығын, жұмыс ретін және басқа да өтпелі жағдайларды талап етуі мүмкін.

2.4 Ауыстырғыш ішіндегі температураның біркелкі емес таралуы

Жылу кернеуі бір компоненттің әртүрлі аймақтары әртүрлі температурада жұмыс істегенде де дамуы мүмкін.

Ықтимал себептерге мыналар жатады:

• Қабық жағындағы ағынның біркелкі емес таралуы

• Түтік жағындағы біркелкі емес ағын

• Жергілікті ластану

• түтік тосқауыл

• Біркелкі емес қыздыру немесе салқындату

• Қолайсыз кіріс ағынының үлгілері

Бұл жағдайлар жергілікті ыстық нүктелерді немесе суық аймақтарды тудыруы мүмкін.

Алынған термиялық градиенттер иілу, бұрмалау және локализацияланған кернеу концентрациясын тудыруы мүмкін.

2.5 Қайталанатын термиялық цикл

Кейбір өндірістік процестер салыстырмалы түрде тұрақты жағдайларда үздіксіз жұмыс істейді.

Басқалары жиі қосуды, өшіруді, жылытуды немесе салқындату циклдерін қажет етеді.

Температураның қайталануы қайталанатын механикалық деформацияны тудырады.

Нәтижедегі кернеу немесе деформация диапазоны жеткілікті күшті болған жағдайда, шаршау зақымдануы уақыт өте келе жинақталуы мүмкін.

Бұл әдетте термиялық шаршау ретінде сипатталады.

Тәуекел температура циклдарына, материал қасиеттеріне, геометрияға, кернеу концентрацияларына және жұмыс тарихына байланысты.

2.6 Қалыпты емес процесс жағдайлары

Әдеттен тыс жұмыс оқиғалары қалыпты жұмыстан айтарлықтай ерекшеленетін температураның таралуын тудыруы мүмкін.

Мысалдар мыналарды қамтиды:

• Түтік жағындағы ағынның жоғалуы

• Қабық жағындағы ағынның жоғалуы

• Салқындату суының кенеттен үзілуі

• Бумен тазалау немесе бумен пісіру

• Процесті жылдам тоқтату

• Ыстық сұйықтықтың күтпеген енуі

• Жылу тарифінің жылдам өзгеруі

Бұл жағдайлар қосымша термиялық-механикалық талдауды қажет етуі мүмкін.

Тұрақты жұмыс істеуге жарамды дизайн әрбір бұзылған жағдайға автоматты түрде сәйкес келмейді.

3. Алмастырғыштың ішінде жылу кернеуі қай жерде дамиды?

3.1 түтік парағы және қабық қосылымдары

Түтік парағы қабық жағындағы сұйықтықты түтік жағындағы сұйықтықтан бөліп, түтік шоғырын қолдайды.

Бекітілген түтікшелі жылу алмастырғышта екі түтік парағы да қабықшаға жалғанған, ал түтік байламы екі түтік парағының арасында бекітілген.

Бұл реттеу дифференциалды кеңейтуді шектейді.

Алынған механикалық жүктемелер түтікшелердің майысуына, түтіктердегі осьтік кернеуге және түтік-құбырдың түйіскен жеріндегі кернеуге әкелуі мүмкін.

3.2 түтік -to- түтік парағы Түйіндер

түтік -түтікшеге жалғаулар қажетті механикалық қосылымды және сұйықтықтың бөлінуін қамтамасыз етуі керек.

Бұл қосылыстар конструкцияға байланысты дәнекерлеуді, механикалық кеңейтуді немесе сәйкес комбинацияны қолдануы мүмкін.

Қайталанатын дифференциалды қозғалыс немесе шамадан тыс механикалық жүктеме буын тұтастығына әсер етуі мүмкін.

Ықтимал салдарға ағып кету, жергілікті деформация немесе қосылымның зақымдалуы жатады.

Дегенмен, ағып кету тек жылу кернеуінің дәлелі емес.

Коррозия, діріл, өндірістік ақаулар және басқа механизмдер ұқсас белгілерді тудыруы мүмкін.

3.3 түтік Бума және U-бүктеу аймақтары

Түтіктер осьтік жүктемелерге, иілуге ​​немесе локализацияланған температура градиенттеріне ұшырауы мүмкін.

U-тәрізді жылу алмастырғыштарда иілген түтік осьтік термиялық кеңеюді орналастыру үшін икемділікті қамтамасыз етеді.

Дегенмен, U-иіліс аймағы механикалық кернеулерден толықтай иммунитетке ие емес.

Қайталанатын термиялық цикл, локализацияланған температура айырмашылықтары, ағыннан туындаған тербеліс және басқа да жүктеме жағдайлары әлі де бағалауды қажет етеді.

3.4 Қабық, дәнекерлеу және саңылаулар

Термиялық кернеу тек түтік шоғырымен шектелмейді.

Қабық ұзындығы бойынша немесе қабырғасының қалыңдығы бойынша жылу градиенттерін сезінуі мүмкін.

Дәнекерленген қосылыстар мен саңылаулар сонымен қатар термиялық деформациядан және құбырлардың сыртқы шектеуінен туындаған жергілікті кернеулерге ұшырауы мүмкін.

3.4.1 Неліктен құбырларға арналған жүктемелерді ескеру керек

Қосылған құбырлар алмастырғыштың қозғалысын шектесе немесе оның саптамаларына шамадан тыс күштер мен моменттерді жіберсе, механикалық жүктеме артуы мүмкін.

Әсер тірек орналасуына, құбырлардың икемділігіне, қосылған жүйенің термиялық кеңеюіне және алмастырғыштың құрылысына байланысты.

3.4.1.1 жылу алмастырғыш Кеңейту және құбырларды кеңейту - әртүрлі дизайн тексерулері

Ішкі түтік байламдары мен сыртқы құбыр жүйелерінің термиялық кеңеюі мен тарылуына әртүрлі талаптар болуы мүмкін.

Тіпті ішкі кеңею компенсациясының дизайны болса да, жылу алмастырғыш әлі де шамадан тыс сыртқы саптама жүктемелерін сезінуі мүмкін.

Қажет болса, жылу алмастырғыштың механикалық дизайны мен құбырлардың икемділігін талдауды үйлестіру керек.

4. Неліктен Fixed- түтік парағы жылу алмастырғыш s термиялық кернеуге сезімтал?

4.1 Қалай бекітілді- түтік парағы Құрылыс кеңеюді тежейді

Бекітілген түтікшелі алмастырғыш екі түтік парағының арасына жалғанған түзу түтіктерді пайдаланады, түтікшелер қабықшаға бекітілген.

Бекітілген қосылыстар түтік байламы мен қабық арасындағы тәуелсіз осьтік қозғалысты шектейді.

Егер түтіктер мен қабықша әртүрлі мөлшерде кеңеюге тырысса, құрылымдық жүйе деформация үйлесімділігін сақтау үшін күштерді дамытады.

Сондықтан дифференциалды термиялық кеңею тұрақты құбырлы қаңылтыр құрылысы үшін маңызды жобалық қарастыру болып табылады.

4.2 Неліктен бекітілген түтік парағы алмастырғыштар әлі де кеңінен қолданылады

Бекітілген түтіктердің конструкциялары көптеген өнеркәсіптік қолданбалар үшін практикалық артықшылықтарды ұсынады.

Конфигурацияға байланысты олар мыналарды қамтуы мүмкін:

• Салыстырмалы түрде қарапайым құрылыс

• Шағын механикалық орналасу

• Түтік жағын қолайлы тазалауға ыңғайлы қол жетімділік

• Кейбір алынбалы бума конструкцияларына қарағанда ықтимал төмен өндірістік күрделілік

Олар термиялық және механикалық жүктеме жағдайлары қолайлы болған кезде орынды болуы мүмкін.

Температура айырмашылығының болуы бекітілген құбырлы алмастырғышты автоматты түрде жарамсыз етпейді.

4.3 Компенсаторды қашан қарастыруға болады

Қабық кеңейту қосқышы сәйкес бекітілген түтік парағының дизайнында қосымша икемділікті қамтамасыз ете алады.

Ол дифференциалды осьтік термиялық кеңеюмен байланысты күштерді азайтуы мүмкін.

Дегенмен, кеңейту түйінін қосу басқа дизайнды қарастырады.

Олар мыналарды қамтуы мүмкін:

• Қысыммен жүктеме

• Осьтік қозғалыс

• Шаршаған өмір

• Механикалық тұрақтылық

• Орнату шектеулері

• Тексеруге қойылатын талаптар

• Сыртқы жүктеме

4.3.1 Неліктен компенсатор әмбебап шешім емес?

Кеңейту буыны осьтік қозғалысты қамтамасыз етуге көмектесуі мүмкін, бірақ жылу кернеуінің кез келген мәселесін дербес шеше алмайды.

Жергілікті температура градиенттері, құбырдан түтікшеге кернеулер, қысым жүктемелері және басқа механикалық әсерлер маңызды болып қалуы мүмкін.

4.3.1.1 Компенсаторды қоспас бұрын нені тексеру керек?

Дизайнерлер күтілетін орын ауыстыруды, жұмыс қысымын, қысымды, шаршау талаптарын, қосылым жүктемелерін және қолданылатын механикалық дизайн сипаттамаларын бағалауы керек.

Компенсаторларды таңдау кешенді механикалық бағалауға негізделуі керек және жылу алмастырғыш жоғары температурада жұмыс істейтіндіктен ерікті түрде қосылмауы керек.

5. Бекітілген түтік парақ пен U- түтік және қалқымалы бас: Жылулық кеңеюді қайсысы жақсы өңдейді?

5.1 Бекітілген- түтік парақ жылу алмастырғыш с

Бекітілген түтікшелердің конструкциялары қабық пен түзу түтік байламы арасындағы дифференциалды осьтік қозғалысты шектейді.

Бұл құрамдас бөліктер әртүрлі термиялық кеңеюлерге ұшыраған кезде термиялық кернеулерді тудыруы мүмкін.

Біріктірілген механикалық кернеулер қолданыстағы талаптарды қанағаттандыратын болса, дизайн әлі де жарамды болуы мүмкін.

5.2 U- түтік жылу алмастырғыш с

U-тәрізді түтік алмастырғыш U пішініне иілген түтіктерді пайдаланады, оның екі ұшы ортақ түтік парағына бекітілген.

Түтіктердің қисық орналасуы түтік бумасының жылу қозғалысын түзу құбырлы бекітілген түтік парағының конструкциясынан басқаша орналастыруға мүмкіндік береді.

Бұл құбырдан түтікке дифференциалды кеңейтумен байланысты осьтік шектеуді азайтуы мүмкін.

Дегенмен, U-түтіктері ішкі механикалық тазалау және белгілі бір техникалық қызмет көрсету операциялары үшін қосымша қиындықтар тудыруы мүмкін.

U-бүктеудегі шаршау және жергілікті термиялық кернеулер әлі де қажет болған жағдайда бағалануы керек.

5.3 Қалқымалы бас жылу алмастырғыш с

Қалқымалы басты жылу алмастырғыштар түтік байламының артқы ұшын қабықшаға қатысты жылжытуға мүмкіндік береді.

Бұл термиялық кеңеюдің осьтік коэффициентіндегі өзгерістерді қамтамасыз етеді.

Арнайы конструкцияға байланысты қалқымалы жылу алмастырғыштар техникалық қызмет көрсету үшін түтік байламдарын бөлшектеуге де мүмкіндік береді.

Дегенмен, қалқымалы жылу алмастырғыштардың механикалық құрылымы күрделірек және қосымша герметикалық құрылғылар мен техникалық қызмет көрсету шараларын қажет етуі мүмкін.

5.4 Жылулық кеңеюді орналастыруды салыстыру

Дұрыс конфигурация жұмыс температурасына, материал қасиеттеріне, қысым талаптарына, тазалау қажеттіліктеріне және қызмет ету циклінің құнына байланысты.

U-түтік немесе қалқымалы басты алмастырғыш ерекше дифференциалды-кеңейту кернеулерін азайта алады, бірақ дизайнның ешқайсысы барлық термиялық кернеу механизмдерін жоймайды.

6. Инженерлік мысал: Қанша дифференциалдық кеңею орын алуы мүмкін?

6.1 Гипотетикалық жылу алмастырғыш шарттар

Төмендегі жорамалдары бар иллюстрациялық түзу құбырлы жылу алмастырғышты қарастырыңыз:

Температуралар иллюстрация үшін жеңілдетілген біркелкі орташа мәндер болып табылады.

Коэффиценттер шамамен алынған және механикалық дизайндағы температураға тәуелді материал қасиеттерін алмастырмауы керек.

6.2 Еркін термиялық кеңеюді есептеңіз

Түтіктер жинағы үшін:

түтік Кеңейту = 12 × 10⁻⁶ × 4 × 100

түтік Кеңейту = 0,0048 м = 4,8 мм

Қабық үшін:

Қабықтың кеңеюі = 12 × 10⁻⁶ × 4 × 60

Қабықтың кеңеюі = 0,00288 м = 2,88 мм

Еркін термиялық кеңеюдің айырмашылығы:

Дифференциалды кеңейту = 4,8 - 2,88 = 1,92 мм

Жеңілдетілген болжамдарға сәйкес, түтік байламы қабықтан шамамен 1,92 мм-ге көбірек кеңейтуге тырысады.

6.3 Неліктен 1,92 мм кернеуді тікелей анықтамайды

Есептелген орын ауыстыру екі гипотетикалық бос термиялық кеңею арасындағы айырмашылықты білдіреді.

Бұл жиналған алмастырғыштың өлшенген деформациясы емес.

Бекітілген түтікшелі конструкцияда соңғы күштер мен кернеулер тұтас қосылған құрылымның қаттылығы мен геометриясына байланысты.

Маңызды факторларға түтіктердің саны, түтік қабырғасының қалыңдығы, қабық қаттылығы, құбыр парағының қаттылығы, материал қасиеттері, қысым жүктемелері және нақты температураның үлестірілуі жатады.

6.3.1 Неліктен қарапайым еркін кеңейту есебі пайдалы?

Бұл есептеу екі құрамдас бірдей номиналды материалды пайдаланса да дифференциалды орын ауыстыруды бағалау керек екенін көрсетеді.

Ол салыстырмалы температура өзгерістерінің маңыздылығын және құрамдастардың тиімді ұзындығын анықтауға көмектеседі.

Дегенмен, ол жылу алмастырғыштың қауіпсіз екенін анықтай алмайды.

6.3.1.1 Механикалық кернеуді бағалау үшін не қажет?

Механикалық дизайнды бағалау қажет болуы мүмкін:

• Қабық пен түтіктің нақты өлшемдері

• түтік парақ геометриясы

• Температураға тәуелді материал қасиеттері

• Пайдалану және жобалық қысымдар

• Металдардың орташа температурасы

• Дифференциалды термиялық кеңею

• Тиісті шектеу және қолдау шарттары

• Қажетті жұмыс және өтпелі жүктеме жағдайлары

Содан кейін кодқа негізделген есептеу немесе сәйкес егжей-тегжейлі талдау орындалуы керек.

6.4 түтік және қабық материалдары әртүрлі болса ше?

Материалдар әртүрлі болған кезде, еркін осьтік кеңеюдегі оңайлатылған айырмашылық келесі түрде көрсетілуі мүмкін:

Дифференциалды кеңею = L × (αt × ΔTt − αs × ΔTs)

Қайда:

• αt = түтік материалдың кеңею коэффициенті

• αs = Қабық материалының кеңею коэффициенті

• ΔTt = Түтіктің орташа металл температурасының өзгеруі

• ΔTs = Қабықтың өзгеруі металдың орташа температурасы

Бұл өрнек жалпы сілтеме ұзындығын және жеңілдетілген біркелкі температура өзгерістерін болжайды.

Нақты алмастырғыштарда құрамдас бөліктер бойындағы геометрия мен температураның өзгеруі егжей-тегжейлі есептеуді қажет етуі мүмкін.

Теңдеуді толық түтік парағы немесе қысымды ыдыстың кернеуін бағалау ретінде қарастыруға болмайды.

7. Іске қосу, өшіру және термиялық цикл шаршауға қалай әсер етеді?

7.1 Температураның жылдам өзгеруі және термиялық соққы

Термиялық соққы деп температураның жылдам өзгеруінің және нәтижесінде пайда болатын температура градиенттерінің әсерін айтады.

Мысалы, төмен температуралы жылу алмастырғышқа жоғары температуралы сұйықтықты жылдам айдау кіріс аймағының басқа компоненттерге қарағанда әлдеқайда жылдам қызуын тудыруы мүмкін.

Бұл металл массасының температурасы тұрақтанғанға дейін айтарлықтай локализацияланған жылу кернеуін тудыруы мүмкін.

7.2 Қайталанатын циклдар және шаршау зақымы

Жылулық шаршау қайталап қыздыру және салқындату циклдік кернеуді немесе деформацияны тудырғанда пайда болады.

Циклдердің саны маңызды болғанымен, бұл циклдардың қарқындылығы бірдей маңызды.

Кішігірім, бірте-бірте температуралық өзгерістерге ұшырайтын жүйелер температураның жиі, күрт ауысуын бастан кешіретін жүйелерден мүлдем басқаша әрекет етуі мүмкін.

7.3 Қарауды қажет ететін арнайы операциялық оқиғалар

Белгілі бір оқиғалар қалыпты өндіріс жұмысына қарағанда көбірек талап етілуі мүмкін.

Бұл механизмдер әмбебап жұмыс шегінен гөрі жобаға қатысты бағалауды талап етеді.

7.4 Термиялық цикл қаупін қалай азайтуға болады

Ықтимал тәсілдерге мыналар жатады:

• Басқарылатын іске қосу және өшіру ретін анықтау

• Сұйықтықты енгізуді және температураның өзгеруін үйлестіру

• Жылулық циклдердің жиілігі мен ауырлығын қарастыру

• Механикалық қолайлы алмастырғыш конфигурациясын таңдау

• Қалыпты емес температуралар мен ағын жағдайларын бақылау

• Белгілі стресске сезімтал орындарды тексеру

Іске қосу немесе өшіру процедураларына енгізілген өзгерістерді білікті инженерлік қызметкерлер қарауы керек.

Тиісті реттілік процесс пен қысымды жабдықтың қауіпсіздік талаптарына байланысты.

8. Инженерлер жылу кернеуін қалай бағалай алады және төмендете алады?

8.1 Барлық сәйкес дизайн және пайдалану шарттарын қарап шығыңыз

Жылу-механикалық бағалауда бір қалыпты жұмыс нүктесінен артық ескерілуі керек.

Міндетті шарттар мыналарды қамтуы мүмкін:

• Толық жүктемедегі қалыпты жұмыс

• Ең аз жүктемелі жұмыс

• Іске қосу және өшіру

• Максималды температура айырмашылығы

• Максималды және минималды қысымдар

• Тазалау және булау процедуралары

• Ағынның жоғалу сценарийлері

• Сәйкес процесті бұзу жағдайлары

Ең ауыр термиялық кернеу жағдайы максималды есептік қысыммен немесе қалыпты жұмыс температурасымен сәйкес келмеуі мүмкін.

8.2 Сәйкес механикалық жобалау ережелерін қолдану

Жобаға, юрисдикцияға және қолданылатын жабдық құрылысына байланысты тиісті инженерлік анықтамалар мыналарды қамтуы мүмкін:

• ASME Қазандық және қысымды ыдыстар коды, VIII бөлім

• Қабық-түтік алмастырғыш құбырлар парақтары үшін UHX бөлігінің қолданылатын ережелері

• TEMA стандарттары

• Қолданылатын күйдірілмеген қысымды ыдыстар үшін EN 13445

• Жобаға қатысты басқа кодтар немесе спецификациялар

Бұл сілтемелердің бірдей аумақтары жоқ.

Сатып алушы мен жеткізуші қолданыстағы кодты, басылымды, механикалық дизайн негізін және құжаттама талаптарын келісуі керек.

Есептеуде танылған стандартты пайдалану сертификаттауды немесе кодты штамптауды автоматты түрде орнатпайды.

8.3 Жылулық және құрылымдық талдауды бірге қолданыңыз

Термиялық талдау жылу алмастырғыш ішіндегі температура мен жылу беру тәртібін анықтау үшін қолданылады.

Құрылымдық талдау нәтижесінде деформацияны, күштерді және кернеулерді бағалау үшін қолданылады.

Күрделі өтпелі жағдайлар үшін инженерлер уақыт бойынша өзгеретін температура есептеулерін және соңғы элементтерді талдауды пайдалана алады.

Бұл әдістер локализацияланған стресс концентрацияларын немесе іске қосудың маңызды жағдайларын анықтауға көмектеседі.

Дегенмен, нәтижелердің дәлдігі сәйкес шекаралық шарттарға, материал қасиеттеріне, геометрияға және валидацияға байланысты.

8.4 Сәйкес механикалық конфигурацияны таңдаңыз

Потенциалды жобалау тәсілдеріне мыналар жатады:

• Механикалық тексеру қанағаттанарлық болған кезде бекітілген түтікшенің құрылымын сақтау

• Қажет болған жағдайда компенсаторды қарастыру

• U-түтік құрылысын бағалау

• Қалқымалы бас құрылысын бағалау

• Негізделген жағдайда материалдарды немесе құрылымдық бөлшектерді түзету

• Қолдау және құбырларды орналастыруды қарастыру

• Практикалық жағдайда операциялық процедураларды өзгерту

Әрбір алмастырғышқа бірде-бір әдіс сәйкес келмейді.

8.5 Тексеруді және техникалық қызмет көрсетуді жоспарлауды қосыңыз

Жұмыс істеп тұрған жабдықта тексерулер нақты зақымдану механизміне және жұмыс тарихына қатысты орындарға шоғырлануы керек.

Тиісті әрекеттерге ағып кетуді тексеру, түтік парағының қосылымдарын тексеру, қол жетімді дәнекерлеу тігістерін тексеру, пайдалану үрдістерін қарау және қажет болған жағдайда тиісті бұзылмайтын бақылауды (NDT) орындау кіреді.

Мүмкін болатын тексеру әдістері жылу алмастырғыштың дизайнына, материалдарына, қолжетімділігіне және күдікті зақымдалуына байланысты.

Кездейсоқ ағып кетулер тек термиялық кернеуге байланысты емес, зерттелуі керек.

9. Термиялық кернеудің зақымдануының ескерту белгілері қандай?

9.1 түтік -to- түтік парағы Ағып кету

Түтіктен түтікшеге түйіспелердің жанында ағып кету буын тұтастығының жоғалуын көрсетуі мүмкін.

Термиялық жүктеме мүмкін болатын үлес болуы мүмкін.

Дегенмен, коррозия, діріл, эрозия және өндірістік ақауларды қоса алғанда, басқа механизмдерді де ескеру қажет.

9.2 Дәнекерленген қосылыстардың жанындағы жарықтар

Жоғары, қайталанатын стресске ұшыраған жерлерде жарықтар пайда болуы мүмкін.

Дәнекерлеу саусақтары, геометриялық үзілістер және кернеу концентрациясының басқа аймақтары ерекше назар аударуды қажет етуі мүмкін.

Жарықтың бар болуы оның негізгі себебін анықтау үшін жеткіліксіз; тиісті тергеу қажет.

9.3 түтік немесе түтік парағы Деформация

Күтпеген деформация механикалық жүктемелердің құрылымның жоспарланған әрекетінен асып кеткенін көрсетуі мүмкін.

Ықтимал үлескерлерге дифференциалды термиялық кеңею, қысымды жүктеме, сыртқы күштер немесе осы әсерлердің комбинациясы жатады.

9.4 Іске қосу немесе өшіруден кейін қайталанатын ақаулар

Іске қосу, өшіру немесе басқа арнайы операциялық оқиғалардан кейін ағып кету немесе зақымдану қайталанса, бұл оқиғалардың уақыты пайдалы диагностикалық ақпаратты қамтамасыз етуі мүмкін.

Операторлар осы оқиғаларға дейін және кейін температураның, қысымның және ағын жылдамдығының жазбаларын жүргізуі керек.

Ақауларды тексеру нақты жұмыс жағдайларын механикалық жобалық болжамдармен салыстыру керек.

9.5 Жылулық зақымдануды басқа мәселелерден қалай ажыратуға болады

Жөндеуді немесе дизайнды өзгертуді таңдамас бұрын білікті ақаулық талдауы қажет.

10. Сатып алушылар термиялық стресс қаупін азайту үшін нені көрсетуі керек?

10.1 Толық жылулық жұмыс деректерін беріңіз

Жабдықтаушы корпустық және түтік жағындағы жұмыс шарттарын қабылдауы керек.

Деректер процестің толық дизайнына сәйкес болуы керек.

10.2 Өтпелі және қалыптан тыс жағдайларды сипаттаңыз

Термиялық стрессті маңызды шолу үшін сатып алушылар мыналарды анықтауы керек:

• Ауыстырғыш суық немесе қазірдің өзінде жылы бола ма

• Күтілетін жылыту және салқындату жылдамдығы

• Қалыпты іске қосу және өшіру жиілігі

• Ағынның кенеттен жоғалу мүмкіндігі

• Бумен тазалау немесе басқа арнайы тазалау операциялары

• Төтенше жағдайдағы жұмыс сценарийлері

• Күтілетін жұмыс мерзімі және термиялық цикл

• Тиісті бақылау және қорғау шаралары

Өтпелі температура туралы нақты деректер болмаған жағдайда, жеткізуші растауды қажет ететін болжамдарды анықтауы керек.

10.3 Механикалық дизайн мен құжаттаманың көлемін растаңыз

Сатып алушылар жеткізушіден ұсынылған алмастырғыштың егжей-тегжейлі дифференциалды термиялық кеңеюді немесе шаршауды бағалауды қажет ететінін сұрауы керек.

Жобаға байланысты техникалық ұсыныста мыналарды анықтау қажет болуы мүмкін:

• Ұсынылған алмастырғыш құрылысы

• Қабық және түтік материалдарының сорттары

• Қолданылатын дизайн коды және шығарылымы

• Сәйкес дизайн және пайдалану жағдайлары

• түтік парақ механикалық дизайн талаптары

• Қолданылатын болса, кеңейтуге қойылатын талаптар

• Сыртқы саптама және тірек жүктемелері

• Қажетті тексеру және сынау

• Сызба және есептеу-құжат талаптары

Егжей-тегжейлі есептеулердің болуы техникалық және коммерциялық ауқымның бөлігі ретінде келісілуі керек.

10.4 Пайдалануға дайын термиялық кернеу RFQ бақылау тізімі

Жобаны қолдану: Өнеркәсіптік салқындату / Химиялық өңдеу / Жылуды қалпына келтіру / Басқа

жылу алмастырғыш Түр: Бекітілген түтік парақ / U- түтік / Қалқымалы бас / Жеткізуші ұсынысы

Жылу мөлшері: [ kW ]

Қабық жағындағы сұйықтық: [Көрсетіңіз]

түтік -Бүйірлік сұйықтық: [Көрсетіңіз]

Қабық жағындағы кіріс және шығыс температуралары: [ °C ]

түтік -Бүйірлік кіріс және шығыс температуралары: [ °C ]

Қабық жағындағы ағын жылдамдығы: [Көрсетіңіз]

түтік -Бүйірлік ағын жылдамдығы: [Көрсетіңіз]

Жұмыс және жобалық қысымдар: [Екі жақ]

Сұйықтықтың максималды және ең төменгі температуралары: [Екі жағы]

Күтілетін іске қосу және өшіру жиілігі: [Көрсетіңіз]

Жылыту және салқындату тарифтері: [Егер белгілі болса]

Қалыпты емес жұмыс сценарийлері: [Көрсетіңіз]

Бумен тазалау немесе термиялық тазалау талаптары: [Қолданылатын болса]

Shell және түтік Материалдық талаптар: [Ұсынысты көрсету / сұрау]

Қолданылатын дизайн коды: [Көрсетіңіз]

Жабдықтың күтілетін қызмет мерзімі және термиялық цикл: [Көрсетіңіз]

Қажетті механикалық талдау: [Ұсынысты көрсету/сұрау]

Құбырға және саптамаға жүктеме талаптары: [Көрсетіңіз]

Орнату және техникалық қызмет көрсету талаптары: [Көрсетіңіз]

Қажетті техникалық құжаттар: [Көрсетіңіз]

Саны және жеткізу орны: [Көрсетіңіз]

Өндіруші механикалық дизайнды аяқтамас бұрын болжамдар мен маңызды ақпаратты анықтауы керек.

11. Қабық және- түтік Жылу кернеуі туралы жиі қойылатын сұрақтар

11.1 Қабық және- түтік жылу алмастырғыш термиялық кернеудің негізгі себебі неде?

Бастапқы себебі - әртүрлі металл температураларында жұмыс кезінде байланыстырушы компоненттердің термиялық кеңею коэффициенттеріндегі айырмашылық басылады.

Басқа маңызды себептерге температураның жылдам өзгеруі, жергілікті жылу градиенттері, материалдық айырмашылықтар және қайталанатын термиялық цикл жатады.

11.2 Үлкенірек температура айырмашылығы әрқашан жоғары термиялық кернеуді білдіре ме?

Міндетті емес.

Кернеу сонымен қатар құрылымдық шектеуге, құрамдастардың қаттылығына, материал қасиеттеріне, жергілікті температураның таралуына және жұмыс тарихына байланысты.

Икемді конструкция жоғары ұстамды дизайнға қарағанда айтарлықтай температура айырмашылығын тиімдірек қабылдай алады.

11.3 Неліктен бекітілген түтік парағы алмастырғыштар дифференциалды кеңейтуге көбірек сезімтал?

Олардың түтіктері мен қабықшалары екі ұшында бекітілген түтік парақтары арқылы біріктірілген.

Бұл олардың дербес кеңею мүмкіндігін шектейді, ал қабықша мен түтік байламдарының термиялық кеңею коэффициенттері әр түрлі болған кезде осьтік күштер мен түтік қаңылтырының кернеулері пайда болады.

11.4 U- түтік жылу алмастырғыш термиялық кернеуді жоя ала ма?

Жоқ.

U-иіліс конструкциясы белгілі бір осьтік жылу қозғалыстарын қабылдайды, бірақ жергілікті температура градиенттері, U-иілісі жүктемесі, шаршау, қысым кернеулері және басқа механикалық әсерлер әлі де ескеруді қажет етеді.

11.5 Компенсатор барлық термиялық кернеудің зақымдалуын болдырмайды ма?

Жоқ.

Дұрыс құрастырылған компенсатор арнайы дифференциалды-кеңейту жүктемелерін азайта алады, бірақ ол өзінің қысымын, қозғалысын, шаршауын және механикалық дизайн талаптарын енгізеді.

Ол барлық термиялық кернеу механизмдерін жоя алмайды.

11.6 Жылулық кернеу түтік ағып кетуіне әкелуі мүмкін бе?

Иә.

Шамадан тыс термиялық жүктеме түтіктер мен парақтардың қосылыстарының зақымдалуына немесе тұтастығын жоғалтуына ықпал етуі мүмкін.

Дегенмен, ағып кетудің бірнеше басқа себептері болуы мүмкін және ақаулықты дұрыс зерттеу қажет.

11.7 Іске қосу және тоқтату механикалық дизайнға қосылуы керек пе?

Иә, бұл жағдайлар тиісті термиялық немесе механикалық жүктемені жасағанда.

Өтпелі жұмыс қалыпты тұрақты күй жағдайларымен көрсетілмейтін кернеу деңгейлерін тудыруы мүмкін.

Қажетті талдау алмастырғыштың құрылысына, технологиялық процестің шарттарына және қолданылатын жобалау ережелеріне байланысты.

11.8 Сатып алушылар баға ұсынысын сұрамас бұрын қандай ақпаратты беруі керек?

Сатып алушылар сұйықтық температурасын, ағын жылдамдығын, жұмыс және дизайн қысымын, материалға қойылатын талаптарды, іске қосу және өшіру шарттарын, жылу циклінің күтулерін және кез келген қалыпты жұмыс сценарийлерін қамтамасыз етуі керек.

Бұл жеткізушіге қандай механикалық тексерулердің сәйкес келетінін анықтауға мүмкіндік береді.

12. Қорытынды: Жылулық кернеу жылу алмастырғыш дизайн бөлігі ретінде бағалануы керек

Жылу кернеуі құбырлы жылу алмастырғыш конструкциясында маңызды механикалық есепке алу болып табылады, әсіресе қабық пен түтік байламында әртүрлі температуралар немесе қайталанатын жұмыс өзгерістері болған кезде.

Оның негізгі себептері дифференциалды термиялық кеңеюді, құрылымдық шектеуді, жылдам температура өтпелілерін, локализацияланған температура градиенттерін және термиялық циклді қамтиды.

Салдары түтік парақтарына, түтік-түтікке қосылымдарға, дәнекерленген қосылыстарға және басқа механикалық құрамдастарға әсер етуі мүмкін.

Бекітілген құбырлы алмастырғыштар ерекше назар аударуды қажет етеді, өйткені қабық пен түзу түтіктер өздігінен кеңейе алмайды.

U-түтік және қалқымалы бас қондырғылары дифференциалды қозғалысты қамтамасыз етудің балама жолдарын қамтамасыз етеді, бірақ олар сонымен қатар өздерінің дизайн және техникалық қызмет көрсету мәселелерін ұсынады.

Инженерлер мен өнеркәсіптік сатып алушылар үшін негізгі әрекеттер мыналар болып табылады:

• Қалыпты және қалыпты емес жұмыс температурасын анықтаңыз.

• Қосылған компоненттердің салыстырмалы жылулық кеңеюін бағалаңыз.

• Іске қосу, өшіру және қайталанатын термиялық циклдарды қарастырыңыз.

• Сәйкес алмастырғыш конструкциясын таңдаңыз.

• Сәйкес механикалық дизайн талаптарын қолданыңыз.

• Қажет болса, компенсаторларды, тіректерді және сыртқы құбыр жүктемелерін қарап шығыңыз.

• Қажетті механикалық есептеулер мен құжаттаманы сұраңыз.

Мақсат барлық термиялық кеңеюді жою емес. Бұл алмастырғыштың күтілетін жылу қозғалысын және оған байланысты жүктемелерді қолданылатын механикалық дизайн шегінде қабылдай алуын қамтамасыз ету.

12.1 Shell-and- түтік жылу алмастырғыш Aidear шешімдерін зерттеңіз

Changzhou Aidear Refrigeration Technology Co., Ltd. компаниясы өнеркәсіптік жылыту, салқындату, салқындату және жылуды тасымалдауға қатысты қосымшалар үшін құбырлы жылу алмастырғыш шешімдерін жеткізеді.

Әртүрлі жобалар үшін әр түрлі түтік материалдары, түтікшелердің орналасуы, қабық конфигурациялары және жұмыс жағдайлары қажет болуы мүмкін.

Айтарлықтай температура айырмашылықтары немесе жиі термиялық циклді қамтитын қолданбалар үшін жабдықты таңдау термиялық өнімділік есептеріне қосымша тиісті механикалық бағалауды қамтуы керек.

Зерттеу Aidear қаптама-құбырлы жылу алмастырғыштар . Қол жетімді өнім конфигурациялары туралы қосымша ақпарат алу үшін

Әрбір жоба үшін белгілі бір құрылыстың, компенсатордың, материал комбинациясының немесе механикалық дизайн талаптарының жарамдылығы расталуы керек.

12.2 Теңшелетін Shell-and- түтік жылу алмастырғыш Дәйексөзді сұрау

Жоғары жұмыс температурасы, айтарлықтай температура айырмашылықтары немесе жиі іске қосу және өшіру циклдары бар процесс үшін құбырлы жылу алмастырғышты таңдап жатырсыз ба?

Aidear арқылы термиялық тапсырманы, корпустық және түтік жағындағы жұмыс жағдайларын, материал талаптарын және күтілетін температура ауытқуларын бөлісіңіз.

Біздің команда техникалық бағалау мен өнімнің қолжетімділігіне байланысты берілген ақпаратты қарап шығып, қолайлы өнім конфигурацияларын талқылай алады.

Теңшелетін баға ұсынысын сұрау — Shell-and- түтік жылу алмастырғыш Жұмыс жағдайларын Aidear арқылы талқылаңыз.