Apa yang Menyebabkan Tekanan Terma dalam Shell-and- tiub penukar haba s?

Penukar haba cangkerang dan tiub digunakan secara meluas dalam penyejukan industri, pemprosesan kimia, penjanaan kuasa, penyejukan dan sistem pemulihan haba. Mereka memindahkan haba antara dua cecair sambil mengekalkan pemisahan antara litar sisi shell dan tiub.

Walau bagaimanapun, pemindahan haba juga menyebabkan komponen logam di dalam penukar mengembang dan mengecut.

Apabila cangkerang, tiub, helaian tiub atau komponen lain yang bersambung mengalami suhu yang berbeza, ia mungkin cuba mengembang dengan jumlah yang berbeza. Jika pergerakan mereka terhad, tekanan mekanikal boleh berkembang.

Tegasan ini amat penting dalam penukar haba lembaran tiub tetap, di mana tiub dan cangkang disambungkan secara struktur pada kedua-dua hujungnya.

Perubahan suhu yang berulang, permulaan pantas, penutupan mengejut dan keadaan operasi yang tidak normal boleh mencipta pemuatan haba tambahan.

Dari masa ke masa, tekanan haba yang berlebihan boleh menyumbang kepada kebocoran sambungan tiub ke helaian tiub, ubah bentuk, rekahan keletihan atau kerosakan mekanikal yang lain.

Tegasan terma tidak ditentukan oleh suhu operasi sahaja. Ia bergantung pada taburan suhu, sifat bahan, kekangan struktur, dan cara keadaan operasi berubah dari semasa ke semasa.

Panduan ini menerangkan perkara yang menyebabkan tekanan terma dalam penukar haba shell-dan-tiub, di mana kerosakan mungkin berlaku, cara pembinaan penukar yang berbeza menampung pengembangan terma, dan apa yang jurutera dan pembeli industri harus mengesahkan sebelum memilih peralatan.

1. Apakah Tekanan Terma dalam Cangkang-dan- tiub penukar haba ?

1.1 Memahami Pengembangan Terma

Kebanyakan bahan logam mengembang apabila dipanaskan dan mengecut apabila disejukkan.

Untuk perubahan suhu yang seragam, pengembangan haba bebas komponen lurus boleh dianggarkan dengan:

ΔL = α × L × ΔT

di mana:

• ΔL = Perubahan panjang

• α = Pekali pengembangan haba linear

• L = Panjang asal

• ΔT = Perubahan suhu bahan

Hubungan ini menerangkan perubahan panjang yang akan berlaku jika komponen bebas untuk mengembang.

Ia tidak, dengan sendirinya, mengira tegasan dalam penukar haba yang lengkap.

1.2 Bagaimana Pengembangan Terma Menjadi Tekanan Terma

Pengembangan terma tidak secara automatik mewujudkan tekanan mekanikal yang berlebihan.

Jika komponen logam boleh mengembang dengan bebas, dimensinya mungkin berubah tanpa menghasilkan tegasan kekangan yang sama yang dikaitkan dengan sambungan tetap.

Tegasan terma berkembang apabila ubah bentuk terma dihalang, sebahagiannya terhad, atau menjadi tidak serasi dengan pergerakan komponen yang bersambung.

Dalam penukar haba cangkerang-dan-tiub, cangkerang, tiub, dan helaian tiub membentuk struktur mekanikal yang saling berkaitan.

Apabila komponen ini cuba mengembang atau mengecut secara berbeza, daya dan momen mungkin berkembang pada sambungannya.

1.2.1 Terikan Terma lwn. Tegasan Terma

Regangan terma menerangkan ubah bentuk yang berkaitan dengan perubahan suhu.

Tegasan terma menerangkan tindak balas mekanikal dalaman apabila ubah bentuk itu dikekang.

Sesuatu komponen mungkin mengalami pengembangan haba yang besar tanpa tekanan yang berlebihan jika pergerakannya ditampung dengan sewajarnya.

Sebaliknya, pergerakan pembezaan yang agak kecil boleh mewujudkan tekanan tempatan yang ketara dalam perhimpunan yang kaku dan sangat terkawal.

1.2.1.1 Mengapa Pergerakan Kecil Boleh Penting

Semasa perubahan suhu, tiub mungkin hanya perlu mengembang beberapa milimeter.

Jika kedua-dua hujungnya dikekang oleh kepingan tiub tetap, pengembangan ini tidak boleh berlaku secara bebas daripada struktur sekeliling.

Daya yang terhasil bergantung pada kekakuan dan geometri tiub, cangkang, kepingan tiub, dan sambungan.

Oleh itu, menilai mikromomentum yang dibenarkan adalah aspek penting dalam reka bentuk mekanikal.

1.3 Tekanan Terma Berbeza Daripada Tekanan Tekanan

Tekanan tekanan dan tekanan haba mempunyai punca fizikal yang berbeza.

Tekanan tekanan disebabkan oleh tekanan dalaman atau luaran yang bertindak pada sempadan tekanan penukar haba.

Tegasan terma disebabkan oleh ubah bentuk dan kekangan yang bergantung kepada suhu.

Kedua-duanya boleh wujud bersama.

Penukar haba mungkin memenuhi keperluan reka bentuk tekanannya, tetapi pengembangan haba dan kesan suhu sementara masih perlu dinilai secara berasingan.

Reka bentuk mekanikal akhir mesti mempertimbangkan semua kombinasi beban yang berkenaan.

Untuk pengenalan kepada komponen utama, lihat Aidear 's penukar haba cangkerang dan tiub Prinsip Kerja Diterangkan.

2. Apakah yang Menyebabkan Tekanan Terma dalam Shell-and- tiub penukar haba s?

2.1 Berbeza Tempurung-Sisi dan tiub -Suhu Logam Sisi

Salah satu punca utama tekanan terma ialah perbezaan antara suhu cangkang dan berkas tiub.

Sebagai contoh, cecair proses panas mungkin beredar melalui tiub manakala cecair yang lebih sejuk mengalir melalui cangkerang.

Tiub dan cangkang mungkin mengalami suhu logam purata yang berbeza.

Akibatnya, mereka cuba berkembang dengan jumlah yang berbeza.

Dalam reka bentuk helaian tiub tetap, pengembangan haba pembezaan ini dihadkan oleh sambungan antara cangkerang, tiub dan helaian tiub.

Daya mekanikal yang terhasil mesti dinilai semasa reka bentuk.

2.2 Pekali Pengembangan Terma Berbeza

Bahan yang berbeza mungkin mempunyai pekali pengembangan haba yang berbeza.

Sebagai contoh, keluli tahan karat dan keluli karbon boleh mengembang pada kadar yang berbeza di bawah perubahan suhu yang sama.

Jika aloi yang berbeza disambungkan kepada penukar haba yang sama, pergerakan haba mereka mungkin tidak sepadan walaupun perubahan suhu adalah serupa.

Oleh itu, pemilihan bahan mesti mempertimbangkan lebih daripada sekadar rintangan kakisan dan kekonduksian terma.

Pekali pengembangan terma, sifat keanjalan, tegasan yang dibenarkan, dan julat suhu operasi adalah sama penting.

2.3 Permulaan dan Penutupan Pantas

Semasa permulaan, sesetengah komponen penukar boleh memanaskan lebih cepat daripada yang lain.

Sebagai contoh, bendalir panas yang memasuki penukar sejuk sebelum ini boleh menaikkan suhu kawasan masuk dan tiub bersebelahan dengan cepat.

Sementara itu, cangkerang, helaian tiub jauh dan komponen sokongan mungkin kekal lebih sejuk.

Ketidakseimbangan suhu sementara ini boleh mewujudkan tegasan terma setempat.

Semasa penutupan, komponen yang sama mungkin sejuk pada kadar yang berbeza.

2.3.1 Mengapa Tekanan Sementara Boleh Melebihi Tekanan Keadaan Tetap

Sebaik sahaja penukar haba mencapai keadaan operasi yang stabil, taburan suhu logam menjadi lebih seragam atau mempamerkan corak yang boleh diramal.

Walau bagaimanapun, semasa permulaan, medan suhu terus berubah.

Sesetengah komponen mungkin mengalami perbezaan suhu atau pengembangan yang besar buat sementara waktu.

Oleh itu, tekanan mekanikal yang paling besar mungkin berlaku sebelum penukar haba mencapai keadaan operasi biasa.

2.3.1.1 Mengapa Suhu Reka Bentuk Sahaja Mungkin Tidak Mencukupi

Pembeli hanya boleh menentukan suhu bendalir masuk dan keluar biasa.

Nilai ini berguna untuk pemilihan termodinamik, tetapi mungkin tidak menggambarkan keadaan mekanikal yang paling mencabar.

Untuk aplikasi yang melibatkan pemanasan atau penyejukan pantas, pembekal juga mungkin memerlukan suhu permulaan, kadar perubahan suhu, urutan pengendalian dan keadaan sementara yang lain.

2.4 Taburan Suhu Tidak Sekata Di Dalam Penukar

Tegasan terma juga boleh berkembang apabila kawasan berbeza bagi komponen yang sama beroperasi pada suhu yang berbeza.

Punca yang berpotensi termasuk:

• Pengagihan aliran sisi shell tidak sekata

• Aliran sisi tiub tidak seragam

• fouling setempat

• tiub sekatan

• Pemanasan atau penyejukan tidak sekata

• Corak aliran masuk yang tidak menguntungkan

Keadaan ini boleh mewujudkan bintik panas tempatan atau kawasan sejuk.

Kecerunan terma yang terhasil boleh menyebabkan lenturan, herotan, dan kepekatan tegasan setempat.

2.5 Kitaran Terma Berulang

Sesetengah proses perindustrian beroperasi secara berterusan pada keadaan yang agak stabil.

Yang lain memerlukan kitaran permulaan, penutupan, pemanasan atau penyejukan yang kerap.

Perubahan suhu berulang menghasilkan ubah bentuk mekanikal berulang.

Di mana tekanan atau julat terikan yang terhasil adalah cukup teruk, kerosakan keletihan boleh terkumpul dari semasa ke semasa.

Ini biasanya digambarkan sebagai keletihan haba.

Risiko bergantung pada kitaran suhu, sifat bahan, geometri, kepekatan tegasan dan sejarah operasi.

2.6 Keadaan Proses Tidak Normal

Peristiwa operasi luar biasa boleh mencipta taburan suhu yang berbeza dengan ketara daripada operasi biasa.

Contohnya termasuk:

• Kehilangan aliran sisi tiub

• Kehilangan aliran sisi shell

• Gangguan secara tiba-tiba air penyejuk

• Membersihkan wap atau mengukus keluar

• Penutupan proses pantas

• Pengenalan cecair panas yang tidak dijangka

• Perubahan pantas dalam tugas haba

Keadaan ini boleh memerlukan analisis terma-mekanikal tambahan.

Reka bentuk yang sesuai untuk operasi tetap tidak sesuai secara automatik untuk setiap keadaan kecewa.

3. Di manakah Tekanan Terma Berkembang di Dalam Penukar?

3.1 helaian tiub dan Sambungan Shell

Lembaran tiub memisahkan cecair bahagian cangkerang daripada cecair bahagian tiub dan menyokong berkas tiub.

Dalam penukar haba lembaran tiub tetap, kedua-dua helaian tiub disambungkan ke cangkerang, dan berkas tiub dibetulkan di antara dua helaian tiub.

Susunan ini menyekat pengembangan pembezaan.

Beban mekanikal yang terhasil boleh membawa kepada lenturan lembaran tiub, tegasan paksi pada tiub, dan tegasan pada simpang tiub shell.

3.2 Sambungan helaian tiub -ke- tiub

Sambungan tiub -ke-lembaran tiub mesti mengekalkan sambungan mekanikal dan pengasingan bendalir yang diperlukan.

Sambungan ini mungkin menggunakan kimpalan, pengembangan mekanikal, atau gabungan yang sesuai, bergantung pada reka bentuk.

Pergerakan pembezaan berulang atau beban mekanikal yang berlebihan boleh menjejaskan integriti sendi.

Akibat yang berpotensi termasuk kebocoran, ubah bentuk setempat atau kerosakan pada sambungan.

Walau bagaimanapun, kebocoran bukan bukti tegasan haba sahaja.

Kakisan, getaran, kecacatan pembuatan dan mekanisme lain mungkin menghasilkan simptom yang serupa.

3.3 tiub Rantau Bundle dan U-Bend

Tiub mungkin tertakluk kepada beban paksi, lenturan, atau kecerunan suhu setempat.

Dalam penukar haba tiub-U, tiub bengkok memberikan fleksibiliti untuk menampung pengembangan haba paksi.

Walau bagaimanapun, kawasan selekoh U tidak sepenuhnya kebal kepada tegasan mekanikal.

Kitaran terma berulang, perbezaan suhu setempat, getaran akibat aliran dan keadaan beban lain masih memerlukan penilaian.

3.4 Cangkang, Kimpalan dan Muncung

Tegasan terma tidak terhad kepada berkas tiub.

Cangkerang boleh mengalami kecerunan terma sepanjang panjangnya atau melalui ketebalan dindingnya.

Sambungan dan muncung yang dikimpal juga mungkin mengalami tegasan setempat yang disebabkan oleh ubah bentuk terma dan sekatan paip luaran.

3.4.1 Mengapa Beban Paip Mesti Dipertimbangkan

Jika paip yang disambungkan menyekat pergerakan penukar atau memindahkan daya dan momen yang berlebihan ke muncungnya, beban mekanikal mungkin meningkat.

Kesannya bergantung pada susunan sokongan, fleksibiliti paip, pengembangan haba sistem yang disambungkan, dan pembinaan penukar.

3.4.1.1 penukar haba Peluasan dan Peluasan Paip Adalah Pemeriksaan Reka Bentuk Berbeza

Ikatan tiub dalaman dan sistem paip luaran mungkin mempunyai keperluan pengembangan dan penguncupan haba yang berbeza.

Walaupun dengan reka bentuk pampasan pengembangan dalaman, penukar haba mungkin masih mengalami beban muncung luaran yang berlebihan.

Jika perlu, reka bentuk mekanikal penukar haba dan analisis fleksibiliti paip hendaklah diselaraskan.

4. Mengapa Ditetapkan- tiub helaian penukar haba Sensitif kepada Tekanan Terma?

4.1 Bagaimana Tetap- tiub helaian Pembinaan Mengekang Peluasan

Penukar lembaran tiub tetap menggunakan tiub lurus yang disambungkan antara dua helaian tiub, dengan helaian tiub dilekatkan pada cangkerang.

Sambungan tetap mengehadkan pergerakan paksi bebas antara berkas tiub dan cangkang.

Jika tiub dan cangkang cuba mengembang dengan jumlah yang berbeza, sistem struktur membangunkan daya untuk mengekalkan keserasian ubah bentuk.

Inilah sebabnya mengapa pengembangan haba pembezaan merupakan pertimbangan reka bentuk yang penting untuk pembinaan lembaran tabung tetap.

4.2 Mengapa Diperbaiki- Penukar helaian tiub Masih Banyak Digunakan

Reka bentuk lembaran tabung tetap menawarkan kelebihan praktikal untuk banyak aplikasi perindustrian.

Bergantung pada konfigurasi, ini mungkin termasuk:

• Pembinaan yang agak mudah

• Susunan mekanikal yang padat

• Akses mudah untuk pembersihan sisi tiub yang sesuai

• Kerumitan pembuatan yang berpotensi lebih rendah daripada reka bentuk himpunan boleh tanggal tertentu

Ia boleh sesuai apabila keadaan pemuatan terma dan mekanikal boleh diterima.

Kehadiran perbezaan suhu tidak secara automatik menjadikan penukar lembaran tabung tetap tidak sesuai.

4.3 Apabila Sambungan Pengembangan Boleh Dipertimbangkan

Sambungan pengembangan cangkerang boleh memberikan fleksibiliti tambahan dalam reka bentuk lembaran tabung tetap yang sesuai.

Ia boleh mengurangkan daya yang berkaitan dengan pengembangan haba paksi pembezaan.

Walau bagaimanapun, menambah sambungan pengembangan memperkenalkan pertimbangan reka bentuk lain.

Ini mungkin termasuk:

• Pemuatan tekanan

• Pergerakan paksi

• Kehidupan keletihan

• Kestabilan mekanikal

• Kekangan pemasangan

• Keperluan pemeriksaan

• Pemuatan luaran

4.3.1 Mengapa Sambungan Pengembangan Bukan Penyelesaian Sejagat

Sambungan pengembangan boleh membantu menampung pergerakan paksi tetapi tidak menyelesaikan setiap masalah tekanan haba secara bebas.

Kecerunan suhu setempat, tegasan tiub ke lembaran tiub, beban tekanan dan kesan mekanikal lain mungkin kekal penting.

4.3.1.1 Apakah yang Perlu Disahkan Sebelum Menambah Sambungan Pengembangan?

Pereka bentuk harus menilai anjakan yang dijangkakan, tekanan operasi, tujahan tekanan, keperluan keletihan, beban sambungan, dan spesifikasi reka bentuk mekanikal yang berkenaan.

Pemilihan sambungan pengembangan hendaklah berdasarkan penilaian mekanikal yang komprehensif, dan tidak boleh ditambah sewenang-wenangnya hanya kerana penukar haba beroperasi pada suhu tinggi.

5. Lembaran tiub tetap lwn. U- tiub lwn. Kepala Terapung: Mana Yang Mengendalikan Pengembangan Terma Lebih Baik?

5.1 Tetap- tiub helaian penukar haba s

Reka bentuk lembaran tiub tetap mengekang pergerakan paksi berbeza antara cangkang dan berkas tiub lurus.

Ini boleh mewujudkan tegasan haba apabila komponen mengalami pengembangan haba yang berbeza.

Reka bentuk mungkin masih sesuai jika gabungan tegasan mekanikal memenuhi keperluan yang berkenaan.

5.2 U- tiub penukar haba s

Penukar tiub-U menggunakan tiub yang dibengkokkan ke dalam bentuk U, dengan kedua-dua hujungnya diikat pada helaian tiub biasa.

Susunan tiub melengkung membolehkan berkas tiub untuk menampung pergerakan haba secara berbeza daripada reka bentuk lembaran tiub tetap tiub lurus.

Ini boleh mengurangkan sekatan paksi yang berkaitan dengan pengembangan pembezaan shell-to-tiub.

Walau bagaimanapun, tiub-U mungkin mencipta cabaran tambahan untuk pembersihan mekanikal dalaman dan operasi penyelenggaraan tertentu.

Keletihan lentur-U dan tegasan terma tempatan masih perlu dinilai jika berkaitan.

5.3 Kepala Terapung penukar haba s

Penukar haba kepala terapung membenarkan hujung belakang berkas tiub bergerak relatif kepada cangkerang.

Ini menampung variasi dalam pekali paksi pengembangan haba.

Bergantung pada reka bentuk khusus, penukar haba kepala terapung juga membenarkan pembongkaran berkas tiub untuk penyelenggaraan.

Walau bagaimanapun, struktur mekanikal penukar haba kepala terapung adalah lebih kompleks dan mungkin memerlukan peranti pengedap tambahan dan langkah penyelenggaraan.

5.4 Perbandingan Penginapan Pengembangan Terma

Konfigurasi yang betul bergantung pada suhu operasi, sifat bahan, keperluan tekanan, keperluan pembersihan dan kos kitaran hayat.

Tiub-U atau penukar kepala terapung boleh mengurangkan tegasan pengembangan pembezaan tertentu, tetapi kedua-dua reka bentuk tidak menghapuskan semua mekanisme tegasan terma.

6. Contoh Kejuruteraan: Berapa Banyak Pengembangan Perbezaan Boleh Berlaku?

6.1 Keadaan Hipotesis penukar haba .

Pertimbangkan penukar haba tiub lurus ilustrasi dengan andaian berikut:

Suhu adalah purata seragam yang dipermudahkan untuk ilustrasi.

Pekali adalah anggaran dan tidak boleh menggantikan sifat bahan yang bergantung kepada suhu dalam reka bentuk mekanikal.

6.2 Kira Pengembangan Terma Percuma

Untuk ikatan tiub:

tiub Peluasan = 12 × 10⁻⁶ × 4 × 100

tiub Pengembangan = 0.0048 m = 4.8 mm

Untuk cangkerang:

Pengembangan Cangkang = 12 × 10⁻⁶ × 4 × 60

Pengembangan Shell = 0.00288 m = 2.88 mm

Perbezaan dalam pengembangan haba bebas ialah:

Pengembangan Pembezaan = 4.8 − 2.88 = 1.92 mm

Di bawah andaian yang dipermudahkan, berkas tiub akan cuba mengembang kira-kira 1.92 mm lebih daripada cangkerang.

6.3 Mengapa 1.92 mm Tidak Menentukan Tekanan Secara Langsung

Anjakan yang dikira mewakili perbezaan antara dua pengembangan haba bebas hipotesis.

Ia bukan ubah bentuk terukur penukar yang dipasang.

Dalam pembinaan lembaran tiub tetap, daya dan tegasan akhir bergantung pada kekakuan dan geometri keseluruhan struktur yang disambungkan.

Faktor penting termasuk kiraan tiub, ketebalan dinding tiub, kekakuan cangkang, ketegaran lembaran tiub, sifat bahan, beban tekanan dan taburan suhu sebenar.

6.3.1 Mengapa Pengiraan Pengembangan Percuma Mudah Berguna

Pengiraan ini menunjukkan bahawa anjakan pembezaan harus dinilai walaupun kedua-dua komponen menggunakan bahan nominal yang sama.

Ia membantu mengenal pasti kepentingan perubahan suhu relatif dan panjang berkesan komponen.

Walau bagaimanapun, ia tidak dapat menentukan sama ada penukar haba adalah selamat.

6.3.1.1 Apakah yang Diperlukan untuk Penilaian Tekanan Mekanikal?

Penilaian reka bentuk mekanikal mungkin memerlukan:

• Dimensi cangkang dan tiub sebenar

• tiub geometri helaian

• Sifat bahan yang bergantung kepada suhu

• Tekanan operasi dan reka bentuk

• Purata suhu logam

• Pengembangan haba yang berbeza

• Syarat sekatan dan sokongan yang berkaitan

• Kes beban operasi dan sementara yang diperlukan

Pengiraan berasaskan kod atau analisis terperinci yang sesuai mesti dilakukan.

6.4 Bagaimana jika tiub dan Bahan Cangkang Berbeza?

Apabila bahan berbeza, perbezaan dipermudahkan dalam pengembangan paksi bebas boleh dinyatakan sebagai:

Pengembangan Pembezaan = L × (αt × ΔTt − αs × ΔTs)

di mana:

• αt = tiub pekali pengembangan bahan

• αs = Pekali pengembangan bahan cangkang

• ΔTt = Perubahan dalam purata suhu logam tiub

• ΔTs = Perubahan dalam shell min suhu logam

Ungkapan ini menganggap panjang rujukan biasa dan perubahan suhu seragam yang dipermudahkan.

Dalam penukar sebenar, geometri dan variasi suhu di sepanjang komponen mungkin memerlukan pengiraan yang lebih terperinci.

Persamaan tidak boleh dianggap sebagai lembaran tabung lengkap atau penilaian tekanan kapal tekanan.

7. Bagaimanakah Permulaan, Penutupan, dan Berbasikal Terma Mempengaruhi Keletihan?

7.1 Perubahan Suhu Pantas dan Kejutan Terma

Kejutan terma merujuk kepada kesan perubahan suhu yang cepat dan kecerunan suhu yang terhasil.

Sebagai contoh, menyuntik cecair suhu tinggi dengan pantas ke dalam penukar haba suhu rendah boleh menyebabkan kawasan salur masuk menjadi panas lebih cepat daripada komponen lain.

Ini boleh menjana tegasan terma setempat yang ketara sebelum suhu logam pukal menjadi stabil.

7.2 Kitaran Berulang dan Kerosakan Keletihan

Keletihan terma berlaku apabila pemanasan dan penyejukan berulang menjana tegasan atau ketegangan kitaran.

Walaupun bilangan kitaran adalah penting, keamatan kitaran tersebut adalah sama penting.

Sistem yang mengalami perubahan suhu yang kecil dan beransur-ansur mungkin berkelakuan sangat berbeza daripada sistem yang mengalami peralihan suhu yang kerap dan drastik.

7.3 Acara Operasi Khas yang Memerlukan Semakan

Acara tertentu boleh menjadi lebih mencabar daripada operasi pengeluaran biasa.

Mekanisme ini memerlukan penilaian khusus projek dan bukannya had operasi universal.

7.4 Cara Mengurangkan Risiko Berbasikal Terma

Pendekatan yang mungkin termasuk:

• Menentukan urutan permulaan dan penutupan terkawal

• Menyelaras pengenalan cecair dan perubahan suhu

• Mengkaji kekerapan dan keterukan kitaran haba

• Memilih konfigurasi penukar yang sesuai secara mekanikal

• Memantau suhu dan keadaan aliran yang tidak normal

• Memeriksa lokasi sensitif tekanan yang diketahui

Perubahan kepada prosedur permulaan atau penutupan hendaklah disemak oleh kakitangan kejuruteraan yang berkelayakan.

Urutan yang sesuai bergantung pada proses dan keperluan keselamatan peralatan tekanan.

8. Bagaimanakah Jurutera Dapat Menilai dan Mengurangkan Tekanan Terma?

8.1 Semak Semua Reka Bentuk dan Keadaan Operasi Berkaitan

Penilaian mekanikal terma harus mempertimbangkan lebih daripada satu titik operasi biasa.

Syarat yang diperlukan mungkin termasuk:

• Operasi beban penuh biasa

• Operasi beban minimum

• Permulaan dan penutupan

• Perbezaan suhu maksimum

• Tekanan maksimum dan minimum

• Prosedur pembersihan dan mengukus

• Senario kehilangan aliran

• Proses yang berkaitan mengganggu keadaan

Kes tekanan haba yang paling teruk mungkin tidak bertepatan dengan tekanan reka bentuk maksimum atau suhu operasi biasa.

8.2 Menggunakan Peraturan Reka Bentuk Mekanikal yang Sesuai

Bergantung pada projek, bidang kuasa dan pembinaan peralatan yang berkenaan, rujukan kejuruteraan yang berkaitan mungkin termasuk:

• ASME Dandang dan Kod Kapal Tekanan, Bahagian VIII

• Peruntukan Bahagian UHX yang berkenaan untuk helaian tiub penukar shell-dan-tiub

• Piawaian TEMA

• EN 13445 untuk bekas tekanan tidak berapi yang berkenaan

• Kod atau spesifikasi khusus projek lain

Rujukan ini tidak mempunyai skop yang sama.

Pembeli dan pembekal mesti bersetuju dengan kod, edisi, asas reka bentuk mekanikal dan keperluan dokumentasi yang berkenaan.

Menggunakan piawaian yang diiktiraf dalam pengiraan tidak secara automatik mewujudkan pensijilan atau pengecapan kod.

8.3 Gunakan Analisis Terma dan Struktur Bersama

Analisis terma digunakan untuk menentukan suhu dan kelakuan pemindahan haba di dalam penukar haba.

Analisis struktur digunakan untuk menilai ubah bentuk, daya, dan tegasan yang terhasil.

Untuk keadaan sementara yang kompleks, jurutera boleh menggunakan pengiraan suhu yang berubah-ubah masa dan analisis unsur terhingga.

Kaedah ini membantu mengenal pasti kepekatan tekanan setempat atau keadaan permulaan yang kritikal.

Walau bagaimanapun, ketepatan keputusan bergantung pada keadaan sempadan yang sesuai, sifat bahan, geometri dan pengesahan.

8.4 Pilih Konfigurasi Mekanikal yang Sesuai

Pendekatan reka bentuk yang berpotensi termasuk:

• Mengekalkan pembinaan lembaran tabung tetap apabila pengesahan mekanikal memuaskan

• Mempertimbangkan sambungan pengembangan jika sesuai

• Menilai pembinaan tiub U

• Menilai pembinaan kepala terapung

• Melaraskan bahan atau butiran struktur jika wajar

• Menyemak sokongan dan susunan paip

• Mengubah suai prosedur operasi jika praktikal

Tiada kaedah tunggal yang sesuai untuk setiap penukar.

8.5 Sertakan Perancangan Pemeriksaan dan Penyelenggaraan

Dalam peralatan pengendalian, pemeriksaan harus tertumpu pada lokasi yang berkaitan dengan mekanisme kerosakan sebenar dan sejarah operasi.

Aktiviti yang berkaitan mungkin termasuk memeriksa kebocoran, memeriksa sambungan kepingan tiub, memeriksa kimpalan yang boleh diakses, menyemak aliran operasi dan melakukan ujian tidak merosakkan (NDT) yang sesuai jika perlu.

Teknik pemeriksaan yang boleh dilaksanakan bergantung pada reka bentuk penukar haba, bahan, kebolehcapaian dan kerosakan yang disyaki.

Kebocoran yang tidak disengajakan harus disiasat dan bukan hanya disebabkan oleh tekanan haba.

9. Apakah Tanda Amaran Kerosakan Tekanan Terma?

9.1 tiub -ke- tiub helaian Kebocoran

Kebocoran berhampiran sambungan tiub ke lembaran tiub boleh menunjukkan kehilangan integriti sendi.

Pemuatan terma mungkin satu penyumbang yang mungkin.

Walau bagaimanapun, mekanisme lain juga mesti dipertimbangkan, termasuk kakisan, getaran, hakisan, dan kecacatan pembuatan.

9.2 Keretakan Berhampiran Sambungan Dikimpal

Retak mungkin muncul di lokasi yang mengalami tekanan berulang yang tinggi.

Jari kaki kimpal, ketakselanjaran geometri dan kawasan kepekatan tegasan lain mungkin memerlukan perhatian khusus.

Kehadiran retakan sahaja tidak mencukupi untuk menentukan punca asasnya; penyiasatan yang betul adalah perlu.

9.3 Ubah bentuk helaian tiub atau tiub

Ubah bentuk yang tidak dijangka mungkin menunjukkan bahawa beban mekanikal telah melebihi kelakuan struktur yang dimaksudkan.

Penyumbang yang berpotensi termasuk pengembangan terma pembezaan, pemuatan tekanan, daya luaran atau gabungan kesan ini.

9.4 Kegagalan Berulang Selepas Permulaan atau Penutupan

Jika kebocoran atau kerosakan berulang selepas permulaan, penutupan atau peristiwa operasi tertentu yang lain, masa peristiwa ini mungkin memberikan maklumat diagnostik yang berguna.

Operator harus mengekalkan rekod suhu, tekanan, dan kadar aliran sebelum dan selepas kejadian ini.

Penyiasatan kerosakan harus membandingkan keadaan operasi sebenar dengan andaian reka bentuk mekanikal.

9.5 Bagaimana Membezakan Kerosakan Terma Daripada Masalah Lain

Analisis kegagalan yang layak diperlukan sebelum memilih pembaikan atau pengubahsuaian reka bentuk.

10. Apakah yang Perlu Ditentukan oleh Pembeli untuk Mengurangkan Risiko Tekanan Terma?

10.1 Menyediakan Data Pengendalian Terma Lengkap

Pembekal harus menerima kedua-dua keadaan operasi bahagian shell dan bahagian tiub.

Data harus konsisten dengan reka bentuk proses yang lengkap.

10.2 Huraikan Keadaan Transient dan Abnormal

Untuk semakan tekanan terma yang bermakna, pembeli juga harus mengenal pasti:

• Sama ada penukar mula sejuk atau sudah hangat

• Kadar pemanasan dan penyejukan yang dijangkakan

• Kekerapan permulaan dan penutupan biasa

• Kemungkinan kehilangan aliran secara tiba-tiba

• Pembersihan wap atau operasi pembersihan khas lain

• Senario operasi kecemasan

• Jangkaan hayat operasi dan kitaran haba

• Pengaturan kawalan dan perlindungan yang berkaitan

Jika data suhu sementara yang tepat tidak tersedia, pembekal harus mengenal pasti andaian yang memerlukan pengesahan.

10.3 Sahkan Reka Bentuk Mekanikal dan Skop Dokumentasi

Pembeli harus bertanya kepada pembekal sama ada penukar yang dicadangkan memerlukan pengembangan haba pembezaan terperinci atau penilaian keletihan.

Bergantung pada projek, cadangan teknikal mungkin perlu mengenal pasti:

• Cadangan pembinaan penukar

• Gred bahan cengkerang dan tiub

• Kod dan edisi reka bentuk yang berkenaan

• Reka bentuk yang berkaitan dan kes operasi

• tiub keperluan reka bentuk mekanikal lembaran

• Keperluan bersama pengembangan, jika berkenaan

• Muncung luaran dan beban sokongan

• Pemeriksaan dan ujian yang diperlukan

• Keperluan lukisan dan pengiraan-dokumen

Ketersediaan pengiraan terperinci harus dipersetujui sebagai sebahagian daripada skop teknikal dan komersial.

10.4 Senarai Semak RFQ Tekanan Terma Sedia Digunakan

Aplikasi Projek: Industri penyejukan / Pemprosesan Kimia / Pemulihan Haba / Lain-lain

penukar haba Jenis: Helaian tiub tetap / U- tiub / Kepala Terapung / Syor Pembekal

Kewajipan Haba: [ kW ]

Cecair Sisi Cangkang: [Nyatakan]

tiub -Bendalir Sisi: [Nyatakan]

Suhu Salur Masuk dan Salur Sebelah Shell: [ °C ]

tiub -Suhu Salur Masuk dan Keluar Sebelah: [ °C ]

Kadar Aliran Sisi Shell: [Nyatakan]

tiub -Kadar Aliran Sisi: [Nyatakan]

Tekanan Operasi dan Reka Bentuk: [Kedua-dua Bahagian]

Suhu Bendalir Maksimum dan Minimum: [Kedua-dua Bahagian]

Kekerapan Permulaan dan Penutupan Jangkaan: [Nyatakan]

Pemanasan dan penyejukan Kadar: [Jika Diketahui]

Senario Operasi Tidak Biasa: [Nyatakan]

Keperluan Pembersihan Stim atau Pembersihan Terma: [Jika Berkenaan]

Shell dan tiub Keperluan Bahan: [Nyatakan / Minta Syor]

Kod Reka Bentuk yang Berkenaan: [Nyatakan]

Jangkaan Hayat Peralatan dan Berbasikal Terma: [Nyatakan]

Analisis Mekanikal yang Diperlukan: [Nyatakan / Minta Syor]

Keperluan Paip dan Beban Muncung: [Nyatakan]

Keperluan Pemasangan dan Penyelenggaraan: [Nyatakan]

Dokumen Teknikal yang Diperlukan: [Nyatakan]

Kuantiti dan Lokasi Penghantaran: [Nyatakan]

Pengilang harus mengenal pasti andaian dan maklumat tertunggak sebelum memuktamadkan reka bentuk mekanikal.

11. Soalan Lazim Mengenai Shell-and- tiub Tekanan Terma

11.1 Apakah Punca Utama Tekanan Terma dalam Cangkang-dan- tiub penukar haba ?

Sebab utama ialah perbezaan dalam pekali pengembangan haba komponen penyambung semasa operasi pada suhu logam yang berbeza ditindas.

Sebab penting lain termasuk perubahan suhu yang cepat, kecerunan terma tempatan, perbezaan bahan dan kitaran terma berulang.

11.2 Adakah Perbezaan Suhu yang Lebih Besar Sentiasa Bermaksud Tekanan Terma Lebih Tinggi?

Tak semestinya.

Tekanan juga bergantung pada kekangan struktur, kekakuan komponen, sifat bahan, taburan suhu tempatan dan sejarah operasi.

Pembinaan yang fleksibel boleh menampung perbezaan suhu yang ketara dengan lebih berkesan daripada reka bentuk yang sangat terkawal.

11.3 Mengapa Penukar helaian Tetap- tiub Lebih Sensitif kepada Pembesaran Pembezaan?

Tiub dan cengkerangnya disambungkan dengan kepingan tiub tetap di kedua-dua hujungnya.

Ini mengehadkan keupayaan mereka untuk mengembang secara bebas, dan apabila pekali pengembangan terma bagi berkas cangkang dan tiub berbeza, daya paksi dan tegasan kepingan tiub dijana.

11.4 Bolehkah U- tiub penukar haba Menghilangkan Tekanan Terma?

Tidak.

Pembinaan lentur-U menampung pergerakan haba paksi tertentu, tetapi kecerunan suhu tempatan, pemuatan lentur-U, keletihan, tegasan tekanan dan kesan mekanikal lain masih memerlukan pertimbangan.

11.5 Adakah Sambungan Pengembangan Menghalang Semua Kerosakan Tekanan Terma?

Tidak.

Sambungan pengembangan yang direka bentuk dengan betul boleh mengurangkan beban pengembangan pembezaan tertentu, tetapi ia memperkenalkan keperluan tekanan, pergerakan, keletihan dan reka bentuk mekanikalnya sendiri.

Ia tidak menghapuskan setiap mekanisme tekanan haba.

11.6 Bolehkah Tekanan Terma Menyebabkan tiub Kebocoran?

ya.

Pemuatan terma yang berlebihan boleh menyumbang kepada kerosakan atau kehilangan integriti pada sambungan tiub ke lembaran tiub.

Walau bagaimanapun, kebocoran boleh menyebabkan beberapa sebab lain, dan penyiasatan kegagalan yang sewajarnya diperlukan.

11.7 Perlukah Permulaan dan Penutupan Disertakan dalam Reka Bentuk Mekanikal?

Ya, apabila keadaan ini mewujudkan beban terma atau mekanikal yang berkaitan.

Operasi sementara boleh menjana tahap tegasan yang tidak diwakili oleh keadaan keadaan mantap biasa.

Analisis yang diperlukan bergantung pada pembinaan penukar, keadaan proses dan peraturan reka bentuk yang berkenaan.

11.8 Apakah Maklumat Yang Perlu Diberikan oleh Pembeli Sebelum Meminta Sebut Harga?

Pembeli harus menyediakan suhu bendalir, kadar aliran, tekanan operasi dan reka bentuk, keperluan bahan, keadaan permulaan dan penutupan, jangkaan kitaran haba dan sebarang senario operasi yang tidak normal.

Ini membolehkan pembekal menentukan pemeriksaan mekanikal yang sesuai.

12. Kesimpulan: Tekanan Terma Mesti Dinilai sebagai Sebahagian daripada Reka Bentuk penukar haba

Tegasan terma ialah pertimbangan mekanikal yang penting dalam reka bentuk penukar haba cangkerang dan tiub, terutamanya apabila berkas cangkang dan tiub mengalami suhu yang berbeza atau perubahan operasi berulang.

Punca utamanya termasuk pengembangan terma pembezaan, sekatan struktur, transien suhu pantas, kecerunan suhu setempat, dan kitaran haba.

Akibatnya boleh menjejaskan helaian tiub, sambungan tiub ke helaian tiub, sambungan dikimpal dan komponen mekanikal lain.

Penukar lembaran tiub tetap memerlukan perhatian khusus kerana cangkerang dan tiub lurus tidak boleh mengembang secara bebas.

Susunan tiub-U dan kepala terapung menyediakan cara alternatif untuk menampung pergerakan berbeza, walaupun ia juga memperkenalkan pertimbangan reka bentuk dan penyelenggaraan mereka sendiri.

Bagi jurutera dan pembeli industri, tindakan utama adalah untuk:

• Tentukan kedua-dua suhu operasi normal dan tidak normal.

• Nilaikan pengembangan haba relatif bagi komponen yang disambungkan.

• Pertimbangkan permulaan, penutupan dan kitaran terma berulang.

• Pilih pembinaan penukar yang sesuai.

• Gunakan keperluan reka bentuk mekanikal yang sesuai.

• Semak sambungan pengembangan, sokongan dan beban paip luaran jika berkaitan.

• Minta pengiraan mekanikal dan dokumentasi yang diperlukan.

Matlamatnya bukan untuk menghapuskan semua pengembangan haba. Ia adalah untuk memastikan bahawa penukar boleh menampung pergerakan haba yang dijangkakan dan beban yang berkaitan dalam had reka bentuk mekanikal yang berkenaan.

12.1 Terokai Shell-and- tiub penukar haba Penyelesaian Daripada Aidear

Changzhou Aidear Refrigeration Technology Co., Ltd. membekalkan penyelesaian penukar haba cangkerang dan tiub untuk pemanasan industri, penyejukan, penyejukan dan aplikasi pemindahan haba yang berkaitan.

Projek yang berbeza mungkin memerlukan bahan tiub yang berbeza, susunan helaian tiub, konfigurasi cangkerang dan keadaan operasi.

Untuk aplikasi yang melibatkan perbezaan suhu yang ketara atau kitaran haba yang kerap, pemilihan peralatan hendaklah termasuk penilaian mekanikal yang sesuai sebagai tambahan kepada pengiraan prestasi terma.

Teroka Aidear penukar haba cangkerang dan tiub untuk mengetahui lebih lanjut tentang konfigurasi produk yang tersedia.

Kesesuaian pembinaan tertentu, sambungan pengembangan, gabungan bahan, atau keperluan reka bentuk mekanikal mesti disahkan untuk setiap projek.

12.2 Minta Sebut Harga Shell-dan- tiub penukar haba Tersuai

Adakah anda memilih penukar haba shell-dan-tiub untuk proses dengan suhu operasi yang tinggi, perbezaan suhu yang ketara atau kitaran permulaan dan penutupan yang kerap?

Kongsi tugas haba anda, keadaan operasi bahagian cangkerang dan bahagian tiub, keperluan bahan dan variasi suhu yang dijangkakan dengan Aidear .

Pasukan kami boleh menyemak maklumat yang dibekalkan dan membincangkan konfigurasi produk yang sesuai, tertakluk kepada penilaian teknikal dan ketersediaan produk.

Minta Sebut Harga Tersuai — Bincangkan Shell-and- tiub penukar haba Anda Keadaan Operasi Dengan Aidear .