อะไรทำให้เกิดความเครียดจากความร้อนในเปลือกและ- ท่อ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน วินาที

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเชลล์และท่อถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบทำความเย็นทางอุตสาหกรรม การแปรรูปทางเคมี การผลิตพลังงาน การทำความเย็น และระบบการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ พวกมันถ่ายเทความร้อนระหว่างของเหลวสองตัวในขณะที่ยังคงรักษาการแยกระหว่างวงจรด้านเปลือกและด้านท่อ

อย่างไรก็ตาม การถ่ายเทความร้อนยังทำให้ส่วนประกอบโลหะภายในตัวแลกเปลี่ยนขยายตัวและหดตัวอีกด้วย

เมื่อเปลือก ท่อ แผ่นท่อ หรือส่วนประกอบอื่นๆ ที่เชื่อมต่ออยู่ประสบกับอุณหภูมิที่แตกต่างกัน พวกมันอาจพยายามขยายตัวตามปริมาณที่แตกต่างกัน หากการเคลื่อนไหวถูกจำกัด อาจเกิดความเครียดทางกลได้

ความเค้นเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นท่อคงที่ โดยที่ท่อและเปลือกมีการเชื่อมต่อทางโครงสร้างที่ปลายทั้งสองข้าง

การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิซ้ำๆ การเริ่มทำงานอย่างรวดเร็ว การปิดเครื่องอย่างกะทันหัน และสภาวะการทำงานที่ผิดปกติ สามารถสร้างภาระความร้อนเพิ่มเติมได้

เมื่อเวลาผ่านไป ความเครียดจากความร้อนที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดการรั่วไหลของข้อต่อระหว่างท่อต่อแผ่นท่อ การเสียรูป การแตกร้าวเมื่อยล้า หรือความเสียหายทางกลอื่นๆ

ความเครียดจากความร้อนไม่ได้ถูกกำหนดโดยอุณหภูมิในการทำงานเพียงอย่างเดียว ขึ้นอยู่กับการกระจายของอุณหภูมิ คุณสมบัติของวัสดุ โครงสร้างที่ยึดเหนี่ยว และสภาวะการทำงานที่เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา

คู่มือนี้จะอธิบายถึงสาเหตุที่ทำให้เกิดความเครียดจากความร้อนในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ ซึ่งความเสียหายอาจเกิดขึ้น โครงสร้างตัวแลกเปลี่ยนที่แตกต่างกันรองรับการขยายตัวทางความร้อนได้อย่างไร และสิ่งที่วิศวกรและผู้ซื้อทางอุตสาหกรรมควรตรวจสอบก่อนเลือกอุปกรณ์

1. ความเครียดจากความร้อนในเชลล์และ- ท่อ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน คืออะไร

1.1 การทำความเข้าใจการขยายตัวทางความร้อน

วัสดุที่เป็นโลหะส่วนใหญ่จะขยายตัวเมื่อถูกความร้อนและหดตัวเมื่อเย็นลง

สำหรับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่สม่ำเสมอ การขยายตัวทางความร้อนอิสระของส่วนประกอบตรงสามารถประมาณได้โดย:

ΔL = α × L × ΔT

ที่ไหน:

• ΔL = การเปลี่ยนแปลงความยาว

• α = สัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเชิงเส้น

• L = ความยาวเดิม

• ΔT = การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของวัสดุ

ความสัมพันธ์นี้อธิบายการเปลี่ยนแปลงความยาวที่อาจเกิดขึ้นหากคอมโพเนนต์สามารถขยายได้อย่างอิสระ

มันไม่ได้คำนวณความเครียดในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนโดยตัวมันเอง

1.2 การขยายตัวทางความร้อนกลายเป็นความเครียดจากความร้อนได้อย่างไร

การขยายตัวจากความร้อนไม่สร้างความเครียดทางกลมากเกินไปโดยอัตโนมัติ

หากส่วนประกอบที่เป็นโลหะสามารถขยายได้อย่างอิสระ ขนาดอาจเปลี่ยนแปลงได้โดยไม่ทำให้เกิดความเค้นยึดเดียวกันกับการต่อแบบตายตัว

ความเครียดจากความร้อนจะเกิดขึ้นเมื่อมีการป้องกันการเสียรูปเนื่องจากความร้อน ถูกจำกัดบางส่วน หรือเข้ากันไม่ได้กับการเคลื่อนที่ของส่วนประกอบที่เชื่อมต่ออยู่

ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ เปลือก ท่อ และแผ่นท่อจะสร้างโครงสร้างทางกลที่เชื่อมต่อถึงกัน

เมื่อส่วนประกอบเหล่านี้พยายามที่จะขยายหรือหดตัวแตกต่างออกไป แรงและช่วงเวลาอาจพัฒนาที่จุดเชื่อมต่อเหล่านั้น

1.2.1 ความเครียดจากความร้อนกับความเครียดจากความร้อน

ความเครียดจากความร้อนอธิบายถึงการเสียรูปที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

ความเค้นจากความร้อนอธิบายถึงการตอบสนองทางกลภายในเมื่อมีการจำกัดการเสียรูป

ส่วนประกอบอาจมีการขยายตัวเนื่องจากความร้อนอย่างมากโดยไม่มีความเครียดมากเกินไป หากมีการเคลื่อนไหวอย่างเหมาะสม

ในทางกลับกัน การเคลื่อนที่แบบดิฟเฟอเรนเชียลที่ค่อนข้างเล็กสามารถสร้างความเครียดเฉพาะที่อย่างมีนัยสำคัญในการประกอบที่แข็งและควบคุมได้สูง

1.2.1.1 เหตุใดการเคลื่อนไหวเล็กๆ จึงมีความสำคัญ

ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ท่ออาจต้องขยายเพียงไม่กี่มิลลิเมตรเท่านั้น

หากปลายทั้งสองข้างถูกจำกัดด้วยแผ่นท่อคงที่ การขยายตัวนี้จะไม่สามารถเกิดขึ้นได้โดยอิสระจากโครงสร้างโดยรอบ

แรงที่เกิดขึ้นจะขึ้นอยู่กับความแข็งและรูปทรงของท่อ เปลือก แผ่นท่อ และข้อต่อ

ดังนั้นการประเมินไมโครโมเมนตัมที่อนุญาตจึงเป็นส่วนสำคัญของการออกแบบทางกล

1.3 ความเครียดจากความร้อนแตกต่างจากความเครียดจากแรงดัน

ความเครียดจากแรงกดดันและความเครียดจากความร้อนมีสาเหตุทางกายภาพที่แตกต่างกัน

ความเครียดจากแรงดันเกิดจากแรงกดดันภายในหรือภายนอกที่กระทำต่อขอบเขตแรงดันของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

ความเครียดจากความร้อนเกิดจากการเสียรูปและข้อจำกัดที่ขึ้นกับอุณหภูมิ

ทั้งสองสามารถอยู่ร่วมกันได้

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอาจเป็นไปตามข้อกำหนดการออกแบบแรงดัน แต่การขยายตัวทางความร้อนและผลกระทบต่ออุณหภูมิชั่วคราวยังคงต้องได้รับการประเมินแยกกัน

การออกแบบทางกลขั้นสุดท้ายจะต้องพิจารณาถึงการผสมผสานการรับน้ำหนักที่เกี่ยวข้องทั้งหมด

สำหรับข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับส่วนประกอบหลัก โปรดดูที่ Aidear เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ อธิบายหลักการทำงาน.

2. อะไรทำให้เกิดความเครียดจากความร้อนในเปลือกและ- ท่อ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน วินาที

2.1 อุณหภูมิโลหะด้านข้างและ ท่อ ที่แตกต่างกัน

สาเหตุหลักประการหนึ่งของความเครียดจากความร้อนคือความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิของเปลือกหุ้มและมัดท่อ

ตัวอย่างเช่น ของไหลในกระบวนการร้อนอาจไหลเวียนผ่านท่อในขณะที่ของไหลเย็นไหลผ่านเปลือก

ท่อและเปลือกอาจมีอุณหภูมิโลหะเฉลี่ยที่แตกต่างกัน

เป็นผลให้พวกเขาพยายามขยายด้วยจำนวนที่แตกต่างกัน

ในการออกแบบแผ่นท่อคงที่ การขยายตัวทางความร้อนส่วนต่างนี้ถูกจำกัดโดยการเชื่อมต่อระหว่างเปลือก ท่อ และแผ่นท่อ

จะต้องประเมินแรงทางกลที่เกิดขึ้นระหว่างการออกแบบ

2.2 ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกัน

วัสดุที่แตกต่างกันอาจมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนที่แตกต่างกัน

ตัวอย่างเช่น สแตนเลสและเหล็กกล้าคาร์บอนอาจขยายตัวในอัตราที่แตกต่างกันภายใต้การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเดียวกัน

หากโลหะผสมที่แตกต่างกันเชื่อมต่อกับตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเดียวกัน การเคลื่อนที่ทางความร้อนอาจไม่ตรงกันแม้ว่าอุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงใกล้เคียงกันก็ตาม

ดังนั้นการเลือกใช้วัสดุจึงต้องพิจารณามากกว่าแค่ความต้านทานการกัดกร่อนและการนำความร้อน

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน คุณสมบัติความยืดหยุ่น ความเค้นที่ยอมรับได้ และช่วงอุณหภูมิในการทำงานมีความสำคัญเท่าเทียมกัน

2.3 การเริ่มต้นและการปิดเครื่องอย่างรวดเร็ว

ในระหว่างการเริ่มต้น ส่วนประกอบตัวแลกเปลี่ยนบางตัวสามารถให้ความร้อนได้เร็วกว่าส่วนประกอบอื่นมาก

ตัวอย่างเช่น ของไหลร้อนที่เข้าสู่เครื่องแลกเปลี่ยนความเย็นก่อนหน้านี้อาจทำให้อุณหภูมิของบริเวณทางเข้าและท่อที่อยู่ติดกันสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว

ในขณะเดียวกัน เปลือก แผ่นท่อที่อยู่ห่างไกล และส่วนประกอบรองรับอาจยังคงเย็นกว่า

ความไม่สมดุลของอุณหภูมิชั่วคราวนี้สามารถทำให้เกิดความเครียดจากความร้อนเฉพาะจุดได้

ระหว่างการปิดระบบ ส่วนประกอบเดียวกันอาจเย็นลงในอัตราที่ต่างกัน

2.3.1 เหตุใดความเครียดชั่วคราวจึงสามารถเกินความเครียดในสภาวะคงที่ได้

เมื่อตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเข้าสู่สถานะการทำงานที่มั่นคง การกระจายอุณหภูมิของโลหะจะมีความสม่ำเสมอมากขึ้นหรือมีรูปแบบที่สามารถคาดเดาได้

อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการสตาร์ท สนามอุณหภูมิยังคงเปลี่ยนแปลงต่อไป

ส่วนประกอบบางอย่างอาจประสบกับความแตกต่างหรือการขยายตัวของอุณหภูมิอย่างมากเป็นการชั่วคราว

ดังนั้นความเครียดทางกลที่ยิ่งใหญ่ที่สุดอาจเกิดขึ้นก่อนที่ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจะเข้าสู่สภาวะการทำงานปกติ

2.3.1.1 เหตุใดอุณหภูมิที่ออกแบบเพียงอย่างเดียวอาจไม่เพียงพอ

ผู้ซื้ออาจระบุเฉพาะอุณหภูมิของเหลวขาเข้าและขาออกปกติเท่านั้น

ค่าเหล่านี้มีประโยชน์สำหรับการเลือกทางอุณหพลศาสตร์ แต่อาจไม่สามารถอธิบายสภาวะทางกลที่มีความต้องการมากที่สุดได้

สำหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนหรือความเย็นอย่างรวดเร็ว ซัพพลายเออร์อาจต้องการอุณหภูมิเริ่มต้น อัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ลำดับการทำงาน และสภาวะชั่วคราวอื่นๆ

2.4 การกระจายอุณหภูมิที่ไม่สม่ำเสมอภายในตัวแลกเปลี่ยน

ความเครียดจากความร้อนยังสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อบริเวณต่างๆ ของส่วนประกอบเดียวกันทำงานที่อุณหภูมิต่างกัน

สาเหตุที่เป็นไปได้ ได้แก่ :

• การกระจายการไหลด้านเปลือกไม่สม่ำเสมอ

• การไหลด้านท่อไม่สม่ำเสมอ

• ความเปรอะเปื้อนเฉพาะที่

• ท่อ การอุดตัน

• ความร้อนหรือความเย็นไม่สม่ำเสมอ

• รูปแบบการไหลของทางเข้าที่ไม่พึงประสงค์

เงื่อนไขเหล่านี้อาจสร้างจุดร้อนในท้องถิ่นหรือบริเวณที่มีอากาศหนาวเย็น

การไล่ระดับความร้อนที่เกิดขึ้นสามารถทำให้เกิดการโค้งงอ การบิดเบี้ยว และความเข้มข้นของความเค้นเฉพาะที่

2.5 การปั่นจักรยานด้วยความร้อนซ้ำๆ

กระบวนการทางอุตสาหกรรมบางอย่างทำงานอย่างต่อเนื่องในสภาวะที่ค่อนข้างคงที่

ส่วนโปรแกรมอื่นๆ จำเป็นต้องเปิดเครื่อง ปิดเครื่อง ให้ความร้อน หรือทำให้เย็นลงบ่อยครั้ง

การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิซ้ำๆ ทำให้เกิดความผิดปกติทางกลซ้ำๆ

ในกรณีที่ความเครียดหรือช่วงความเครียดที่เกิดขึ้นรุนแรงเพียงพอ ความเสียหายจากความเหนื่อยล้าอาจสะสมเมื่อเวลาผ่านไป

โดยทั่วไปจะอธิบายว่าเป็นความเหนื่อยล้าจากความร้อน

ความเสี่ยงขึ้นอยู่กับวงจรอุณหภูมิ คุณสมบัติของวัสดุ รูปทรง ความเข้มข้นของความเค้น และประวัติการปฏิบัติงาน

2.6 สภาวะกระบวนการที่ผิดปกติ

เหตุการณ์การทำงานที่ผิดปกติอาจสร้างการกระจายอุณหภูมิที่แตกต่างอย่างมากจากการทำงานปกติ

ตัวอย่างได้แก่:

• สูญเสียการไหลจากด้านท่อ

• การสูญเสียการไหลด้านเปลือก

• การหยุดชะงักของน้ำหล่อเย็นอย่างกะทันหัน

• การทำความสะอาดด้วยไอน้ำหรือการพ่นไอน้ำออก

• การปิดกระบวนการอย่างรวดเร็ว

• การแนะนำของเหลวร้อนที่ไม่คาดคิด

• การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในหน้าที่ความร้อน

สภาวะเหล่านี้อาจต้องมีการวิเคราะห์ทางความร้อน-เชิงกลเพิ่มเติม

การออกแบบที่เหมาะสำหรับการทำงานที่มั่นคงไม่เหมาะกับทุกสภาวะที่ไม่ปกติโดยอัตโนมัติ

3. ความเครียดจากความร้อนเกิดขึ้นภายในตัวแลกเปลี่ยนที่ไหน?

3.1 ท่อ แผ่นงานและการเชื่อมต่อเชลล์

แผ่นท่อแยกของเหลวด้านเปลือกออกจากของเหลวด้านท่อและรองรับมัดท่อ

ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นท่อแบบคงที่ แผ่นท่อทั้งสองจะเชื่อมต่อกับเปลือก และมัดท่อจะถูกยึดไว้ระหว่างแผ่นท่อทั้งสอง

ข้อตกลงนี้จำกัดการขยายส่วนต่าง

ภาระทางกลที่เกิดขึ้นสามารถนำไปสู่การดัดงอของแผ่นท่อ ความเค้นตามแนวแกนของท่อ และความเค้นที่จุดเชื่อมต่อระหว่างเปลือกและท่อ

3.2 ท่อ -to- ท่อ แผ่นข้อต่อ

ท่อ ข้อต่อ -to-tubesheet ต้องรักษาการเชื่อมต่อทางกลที่จำเป็นและการแยกของเหลว

ข้อต่อเหล่านี้อาจใช้การเชื่อม การขยายทางกล หรือการผสมผสานที่เหมาะสม ขึ้นอยู่กับการออกแบบ

การเคลื่อนไหวที่แตกต่างกันซ้ำๆ หรือการรับภาระทางกลมากเกินไปอาจส่งผลต่อความสมบูรณ์ของข้อต่อ

ผลที่ตามมาที่อาจเกิดขึ้น ได้แก่ การรั่วไหล การเสียรูปเฉพาะจุด หรือความเสียหายต่อการเชื่อมต่อ

อย่างไรก็ตาม การรั่วไหลไม่ได้พิสูจน์ถึงความเครียดจากความร้อนเพียงอย่างเดียว

การกัดกร่อน การสั่นสะเทือน ข้อบกพร่องจากการผลิต และกลไกอื่นๆ อาจทำให้เกิดอาการคล้ายกัน

3.3 ท่อ ภูมิภาคบันเดิลและ U-Bend

ท่ออาจอยู่ภายใต้แรงตามแนวแกน การดัดงอ หรือการไล่ระดับอุณหภูมิเฉพาะที่

ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อรูปตัว U ท่อแบบโค้งจะให้ความยืดหยุ่นเพื่อรองรับการขยายตัวทางความร้อนตามแนวแกน

อย่างไรก็ตาม บริเวณโค้งรูปตัว U ไม่ได้รับการต้านทานต่อความเครียดทางกลโดยสิ้นเชิง

การหมุนเวียนด้วยความร้อนซ้ำๆ ความแตกต่างของอุณหภูมิเฉพาะที่ การสั่นสะเทือนที่เกิดจากการไหล และสภาวะโหลดอื่นๆ ยังคงต้องมีการประเมิน

3.4 เปลือก รอยเชื่อม และหัวฉีด

ความเค้นจากความร้อนไม่ได้จำกัดอยู่เพียงชุดมัดท่อเท่านั้น

เปลือกสามารถสัมผัสกับการไล่ระดับความร้อนตามความยาวหรือผ่านความหนาของผนังได้

การเชื่อมต่อแบบเชื่อมและหัวฉีดอาจประสบกับความเค้นเฉพาะที่ที่เกิดจากการเสียรูปเนื่องจากความร้อนและการควบคุมท่อภายนอก

3.4.1 เหตุใดจึงต้องพิจารณาภาระงานท่อ

หากท่อที่เชื่อมต่ออยู่จำกัดการเคลื่อนไหวของตัวแลกเปลี่ยนหรือถ่ายเทแรงและโมเมนต์ที่มากเกินไปไปยังหัวฉีด ภาระทางกลอาจเพิ่มขึ้น

ผลที่ได้ขึ้นอยู่กับการจัดเตรียมส่วนรองรับ ความยืดหยุ่นของท่อ การขยายตัวทางความร้อนของระบบที่เชื่อมต่อ และโครงสร้างของตัวแลกเปลี่ยน

3.4.1.1 เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน การขยายและการขยายท่อเป็นการตรวจสอบการออกแบบที่แตกต่างกัน

มัดท่อภายในและระบบท่อภายนอกอาจมีข้อกำหนดการขยายและการหดตัวเนื่องจากความร้อนที่แตกต่างกัน

แม้ว่าจะมีการออกแบบการชดเชยการขยายตัวภายใน ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนอาจยังมีภาระที่หัวฉีดภายนอกมากเกินไป

หากจำเป็น ควรประสานการออกแบบทางกลของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและการวิเคราะห์ความยืดหยุ่นของท่อ

4. เหตุใดแผ่นงาน ท่อ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน จึงไวต่อความเครียดจากความร้อน

4.1 วิธีแก้ไข - ท่อ แผ่นงานก่อสร้างยับยั้งการขยายตัว

เครื่องแลกเปลี่ยนแผ่นท่อแบบคงที่ใช้ท่อตรงที่เชื่อมต่อระหว่างแผ่นท่อสองแผ่น โดยมีแผ่นท่อติดอยู่ที่เปลือก

การเชื่อมต่อแบบตายตัวจะจำกัดการเคลื่อนที่ของแกนอย่างอิสระระหว่างมัดท่อและเปลือก

หากท่อและเปลือกพยายามขยายตัวในปริมาณที่ต่างกัน ระบบโครงสร้างจะพัฒนาแรงเพื่อรักษาความเข้ากันได้ของการเสียรูป

นี่คือเหตุผลว่าทำไมการขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกันจึงเป็นข้อพิจารณาในการออกแบบที่สำคัญสำหรับการก่อสร้างแผ่นท่อคงที่

4.2 เหตุใดจึงแก้ไข- ท่อ แผ่นแลกเปลี่ยนยังคงใช้กันอย่างแพร่หลาย

การออกแบบแผ่นท่อแบบอยู่กับที่มอบข้อได้เปรียบในทางปฏิบัติสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมหลายประเภท

สิ่งเหล่านี้อาจรวมถึง: ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่า

• การก่อสร้างค่อนข้างตรงไปตรงมา

• การจัดเรียงทางกลที่กะทัดรัด

• เข้าถึงได้สะดวกเพื่อการทำความสะอาดด้านข้างท่อที่เหมาะสม

• อาจมีความซับซ้อนในการผลิตต่ำกว่าการออกแบบมัดรวมแบบถอดได้บางแบบ

อาจเหมาะสมเมื่อสภาวะการโหลดทางความร้อนและทางกลเป็นที่ยอมรับได้

การมีความแตกต่างของอุณหภูมิไม่ได้ทำให้เครื่องแลกเปลี่ยนแบบแผ่นท่อแบบตายตัวไม่เหมาะสมโดยอัตโนมัติ

4.3 เมื่อใดที่อาจพิจารณาข้อต่อขยาย

ข้อต่อส่วนขยายของเปลือกสามารถให้ความยืดหยุ่นเพิ่มเติมในการออกแบบแผ่นท่อคงที่ที่เหมาะสม

อาจลดแรงที่เกี่ยวข้องกับการขยายตัวทางความร้อนตามแนวแกนที่แตกต่างกัน

อย่างไรก็ตาม การเพิ่มข้อต่อขยายทำให้เกิดข้อควรพิจารณาในการออกแบบอื่นๆ

สิ่งเหล่านี้อาจรวมถึง:

• โหลดแรงดัน

• การเคลื่อนที่ตามแนวแกน

• ชีวิตที่เหนื่อยล้า

• เสถียรภาพทางกล

• ข้อจำกัดในการติดตั้ง

• ข้อกำหนดในการตรวจสอบ

• กำลังโหลดภายนอก

4.3.1 เหตุใด Expansion Joint จึงไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาแบบสากล

ข้อต่อขยายอาจช่วยรองรับการเคลื่อนที่ในแนวแกน แต่ไม่สามารถแก้ปัญหาความเครียดจากความร้อนทั้งหมดได้อย่างอิสระ

การไล่ระดับของอุณหภูมิในท้องถิ่น ความเค้นจากท่อสู่แผ่นท่อ โหลดแรงดัน และผลกระทบทางกลอื่นๆ อาจยังคงมีความสำคัญ

4.3.1.1 สิ่งที่ควรได้รับการตรวจสอบก่อนเพิ่ม Expansion Joint

ผู้ออกแบบควรประเมินการกระจัดที่คาดหวัง แรงดันใช้งาน แรงดันใช้งาน ข้อกำหนดความล้า โหลดการเชื่อมต่อ และข้อกำหนดการออกแบบทางกลที่เกี่ยวข้อง

การเลือกข้อต่อขยายควรขึ้นอยู่กับการประเมินทางกลที่ครอบคลุม และไม่ควรเพิ่มโดยพลการเพียงเพราะตัวแลกเปลี่ยนความร้อนทำงานที่อุณหภูมิสูง

5. แก้ไขชีต ท่อ เทียบกับ U- ท่อ เทียบกับ Floating Head: แบบไหนที่สามารถรองรับการขยายตัวทางความร้อนได้ดีกว่า

5.1 แก้ไข- ท่อ แผ่นงาน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน วินาที

การออกแบบแผ่นท่อคงที่จำกัดการเคลื่อนที่ของแกนที่แตกต่างกันระหว่างเปลือกและมัดท่อตรง

สิ่งนี้สามารถสร้างความเครียดจากความร้อนได้เมื่อส่วนประกอบประสบกับการขยายตัวเนื่องจากความร้อนที่แตกต่างกัน

การออกแบบอาจยังคงเหมาะสมหากความเค้นเชิงกลรวมเป็นไปตามข้อกำหนดที่เกี่ยวข้อง

5.2 U- ท่อ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน วินาที

ตัวแลกเปลี่ยนท่อ U ใช้ท่อที่โค้งงอเป็นรูปตัว U โดยที่ปลายทั้งสองข้างจะยึดเข้ากับแผ่นท่อทั่วไป

การจัดเรียงท่อโค้งช่วยให้มัดท่อสามารถรองรับการเคลื่อนตัวของความร้อนแตกต่างจากการออกแบบท่อคงที่แบบท่อตรง

สิ่งนี้สามารถลดแรงยึดเหนี่ยวในแนวแกนที่เกี่ยวข้องกับการขยายตัวส่วนต่างจากเปลือกถึงท่อได้

อย่างไรก็ตาม ท่อรูปตัวยูอาจสร้างความท้าทายเพิ่มเติมสำหรับการทำความสะอาดกลไกภายในและการบำรุงรักษาบางอย่าง

ความล้าโค้งรูปตัว U และความเครียดจากความร้อนเฉพาะจุดยังคงต้องได้รับการประเมินตามที่เกี่ยวข้อง

5.3 Floating-Head เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน วินาที

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบลอยตัวช่วยให้ปลายด้านหลังของมัดท่อสามารถเคลื่อนที่สัมพันธ์กับเปลือกได้

ซึ่งรองรับความแปรผันของค่าสัมประสิทธิ์ตามแนวแกนของการขยายตัวเนื่องจากความร้อน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบลอยตัวยังสามารถถอดแยกชิ้นส่วนท่อเพื่อการบำรุงรักษาได้อีกด้วย ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบเฉพาะ

อย่างไรก็ตาม โครงสร้างทางกลของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบลอยตัวมีความซับซ้อนมากขึ้น และอาจต้องใช้อุปกรณ์ปิดผนึกเพิ่มเติมและมาตรการบำรุงรักษา

5.4 การเปรียบเทียบที่พักการขยายตัวทางความร้อน

การกำหนดค่าที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับอุณหภูมิในการทำงาน คุณสมบัติของวัสดุ ความต้องการแรงดัน ความต้องการในการทำความสะอาด และต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน

ท่อรูปตัวยูหรือตัวแลกเปลี่ยนหัวลอยสามารถลดความเค้นส่วนต่างและการขยายตัวโดยเฉพาะได้ แต่ไม่มีการออกแบบใดที่จะกำจัดกลไกความเค้นจากความร้อนทั้งหมดได้

6. ตัวอย่างทางวิศวกรรม: การขยายตัวแบบดิฟเฟอเรนเชียลสามารถเกิดขึ้นได้มากเพียงใด?

6.1 เงื่อนไขสมมุติ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

พิจารณาภาพประกอบของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อตรงโดยมีสมมติฐานดังต่อไปนี้:

อุณหภูมิเป็นค่าเฉลี่ยที่สม่ำเสมออย่างง่ายเพื่อเป็นตัวอย่าง

ค่าสัมประสิทธิ์นี้เป็นค่าโดยประมาณและไม่ควรแทนที่คุณสมบัติของวัสดุที่ขึ้นกับอุณหภูมิในการออกแบบทางกล

6.2 คำนวณการขยายตัวทางความร้อนอิสระ

สำหรับมัดท่อ:

ท่อ การขยาย = 12 × 10⁻⁶ × 4 × 100

ท่อ การขยาย = 0.0048 ม. = 4.8 มม

สำหรับเปลือก:

การขยายเชลล์ = 12 × 10⁻⁶ × 4 × 60

การขยายเชลล์ = 0.00288 ม. = 2.88 มม

ความแตกต่างในการขยายตัวทางความร้อนอิสระคือ:

การขยายส่วนต่าง = 4.8 − 2.88 = 1.92 มม

ภายใต้สมมติฐานที่เรียบง่าย มัดท่อจะพยายามขยายให้มากกว่าเปลือกประมาณ 1.92 มม.

6.3 เพราะเหตุใด 1.92 มม. จึงไม่ระบุความเค้นโดยตรง

การกระจัดที่คำนวณได้แสดงถึงความแตกต่างระหว่างการขยายตัวเนื่องจากความร้อนอิสระแบบสมมุติสองประการ

ไม่ใช่ความผิดปกติที่วัดได้ของเครื่องแลกเปลี่ยนที่ประกอบแล้ว

ในการก่อสร้างแผ่นท่อคงที่ แรงและความเค้นสุดท้ายขึ้นอยู่กับความแข็งและรูปทรงของโครงสร้างที่เชื่อมต่อทั้งหมด

ปัจจัยสำคัญ ได้แก่ จำนวนท่อ ความหนาของผนังท่อ ความแข็งของเปลือก ความแข็งแกร่งของแผ่นท่อ คุณสมบัติของวัสดุ โหลดแรงดัน และการกระจายอุณหภูมิตามจริง

6.3.1 เหตุใดการคำนวณการขยายอิสระอย่างง่ายจึงมีประโยชน์

การคำนวณนี้แสดงให้เห็นว่าควรประเมินการกระจัดที่แตกต่างกัน แม้ว่าส่วนประกอบทั้งสองจะใช้วัสดุที่ระบุเหมือนกันก็ตาม

ช่วยระบุความสำคัญของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสัมพัทธ์และความยาวที่มีประสิทธิภาพของส่วนประกอบ

อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถระบุได้ว่าตัวแลกเปลี่ยนความร้อนนั้นปลอดภัยหรือไม่

6.3.1.1 สิ่งที่จำเป็นสำหรับการประเมินความเครียดทางกล?

การประเมินการออกแบบทางกลอาจต้องการ:

• ขนาดเปลือกและท่อตามจริง

• เรขาคณิตของแผ่นงาน ท่อ

• คุณสมบัติของวัสดุขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ

• แรงกดดันในการทำงานและการออกแบบ

• อุณหภูมิโลหะเฉลี่ย

• การขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกัน

• เงื่อนไขการควบคุมและการสนับสนุนที่เกี่ยวข้อง

• กรณีโหลดการทำงานและโหลดชั่วคราวที่จำเป็น

จะต้องดำเนินการคำนวณตามรหัสหรือการวิเคราะห์รายละเอียดที่เหมาะสม

6.4 จะเกิดอะไรขึ้นถ้า ท่อ และวัสดุเปลือกต่างกัน?

เมื่อวัสดุแตกต่างกัน ความแตกต่างอย่างง่ายในการขยายแกนอิสระสามารถแสดงได้ดังนี้:

การขยายตัวแบบดิฟเฟอเรนเชียล = L × (αt × ΔTt − αs × ΔTs)

ที่ไหน:

• αt = ท่อ สัมประสิทธิ์การขยายวัสดุ

• αs = สัมประสิทธิ์การขยายตัวของวัสดุเปลือก

• ΔTt = การเปลี่ยนแปลงของท่อหมายถึงอุณหภูมิโลหะ

• ΔTs = การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเปลือกหมายถึงโลหะ

นิพจน์นี้ถือว่าความยาวอ้างอิงทั่วไปและทำให้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสม่ำเสมอง่ายขึ้น

ในเครื่องแลกเปลี่ยนจริง รูปทรงและอุณหภูมิที่แปรผันตามส่วนประกอบอาจต้องมีการคำนวณที่ละเอียดมากขึ้น

สมการไม่ควรถือเป็นการประเมินความเค้นในท่อหรือภาชนะรับความดันที่สมบูรณ์

7. การเริ่มต้น การปิดระบบ และการหมุนเวียนความร้อนส่งผลต่อความเหนื่อยล้าอย่างไร

7.1 การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วและการช็อกจากความร้อน

การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วหมายถึงผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วและการไล่ระดับของอุณหภูมิที่เกิดขึ้น

ตัวอย่างเช่น การฉีดของเหลวอุณหภูมิสูงอย่างรวดเร็วเข้าไปในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนอุณหภูมิต่ำอาจทำให้บริเวณทางเข้าร้อนเร็วกว่าส่วนประกอบอื่นๆ มาก

สิ่งนี้สามารถสร้างความเครียดจากความร้อนที่มีนัยสำคัญก่อนที่อุณหภูมิของโลหะเทกองจะคงที่

7.2 รอบที่เกิดซ้ำและความเสียหายจากความเหนื่อยล้า

ความล้าจากความร้อนเกิดขึ้นเมื่อการให้ความร้อนและความเย็นซ้ำๆ ทำให้เกิดความเครียดหรือความเครียดแบบวงจร

แม้ว่าจำนวนรอบจะมีความสำคัญ แต่ความเข้มข้นของรอบเหล่านั้นก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน

ระบบที่ประสบกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิทีละน้อยเล็กน้อยอาจมีพฤติกรรมแตกต่างอย่างมากจากระบบที่ประสบกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่รุนแรงบ่อยครั้งและรุนแรง

7.3 กิจกรรมปฏิบัติการพิเศษที่ต้องมีการตรวจสอบ

เหตุการณ์บางอย่างอาจมีความต้องการมากกว่าการดำเนินการผลิตตามปกติ

กลไกเหล่านี้จำเป็นต้องมีการประเมินเฉพาะโครงการมากกว่าขีดจำกัดการปฏิบัติงานสากล

7.4 วิธีลดความเสี่ยงในการปั่นจักรยานด้วยความร้อน

แนวทางที่เป็นไปได้ ได้แก่:

• การกำหนดลำดับการเริ่มต้นและการปิดระบบที่มีการควบคุม

• การประสานการแนะนำของเหลวและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ

• ทบทวนความถี่และความรุนแรงของวัฏจักรความร้อน

• การเลือกการกำหนดค่าตัวแลกเปลี่ยนที่เหมาะสมทางกลไก

• การตรวจสอบอุณหภูมิและสภาพการไหลที่ผิดปกติ

• การตรวจสอบสถานที่ที่มีความอ่อนไหวต่อความเครียด

การเปลี่ยนแปลงขั้นตอนการเริ่มต้นหรือปิดระบบควรได้รับการตรวจสอบโดยบุคลากรด้านวิศวกรรมที่มีคุณสมบัติ

ลำดับที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของกระบวนการและอุปกรณ์แรงดัน

8. วิศวกรสามารถประเมินและลดความเครียดจากความร้อนได้อย่างไร?

8.1 ทบทวนการออกแบบและเงื่อนไขการทำงานที่เกี่ยวข้องทั้งหมด

การประเมินทางกลและความร้อนควรพิจารณาจุดปฏิบัติงานปกติมากกว่าหนึ่งจุด

เงื่อนไขที่จำเป็นอาจรวมถึง:

• การทำงานเต็มโหลดปกติ

• การดำเนินการโหลดขั้นต่ำ

• การเริ่มต้นและการปิดเครื่อง

• ความแตกต่างของอุณหภูมิสูงสุด

• แรงกดดันสูงสุดและต่ำสุด

• ขั้นตอนการทำความสะอาดและนึ่ง

• สถานการณ์การสูญเสียการไหล

• เงื่อนไขความไม่สบายใจของกระบวนการที่เกี่ยวข้อง

กรณีความเครียดจากความร้อนที่รุนแรงที่สุดอาจไม่ตรงกับความดันการออกแบบสูงสุดหรืออุณหภูมิการทำงานปกติ

8.2 ใช้กฎการออกแบบเครื่องกลที่เหมาะสม

ข้อมูลอ้างอิงทางวิศวกรรมที่เกี่ยวข้องอาจรวมถึง: ขึ้นอยู่กับโครงการ เขตอำนาจศาล และการก่อสร้างอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง:

• ASME รหัสหม้อต้มและภาชนะรับความดัน มาตรา VIII

• ข้อกำหนด UHX ของชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้องสำหรับแผ่นท่อแลกเปลี่ยนแบบเปลือกและท่อ

• มาตรฐาน TEMA

• EN 13445 สำหรับภาชนะรับแรงดันที่ไม่มีการเผา

• รหัสหรือข้อกำหนดเฉพาะโครงการอื่น ๆ

การอ้างอิงเหล่านี้ไม่มีขอบเขตที่เหมือนกัน

ผู้ซื้อและซัพพลายเออร์จะต้องตกลงเกี่ยวกับรหัส ฉบับ พื้นฐานการออกแบบกลไก และข้อกำหนดด้านเอกสารที่เกี่ยวข้อง

การใช้มาตรฐานที่ได้รับการยอมรับในการคำนวณไม่ได้สร้างการรับรองหรือการประทับตรารหัสโดยอัตโนมัติ

8.3 ใช้การวิเคราะห์เชิงความร้อนและโครงสร้างร่วมกัน

การวิเคราะห์เชิงความร้อนใช้เพื่อกำหนดอุณหภูมิและพฤติกรรมการถ่ายเทความร้อนภายในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน

การวิเคราะห์โครงสร้างใช้เพื่อประเมินการเสียรูป แรง และความเค้นที่เกิดขึ้น

สำหรับสภาวะชั่วคราวที่ซับซ้อน วิศวกรสามารถใช้การคำนวณอุณหภูมิที่แปรผันตามเวลาและการวิเคราะห์องค์ประกอบไฟไนต์ได้

วิธีการเหล่านี้ช่วยระบุความเข้มข้นของความเครียดเฉพาะที่หรือสภาวะการเริ่มต้นที่สำคัญ

อย่างไรก็ตาม ความแม่นยำของผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขขอบเขตที่เหมาะสม คุณสมบัติของวัสดุ รูปทรง และการตรวจสอบความถูกต้อง

8.4 เลือกการกำหนดค่าทางกลที่เหมาะสม

แนวทางการออกแบบที่เป็นไปได้ ได้แก่ :

• คงโครงสร้างท่อแบบตายตัวไว้เมื่อการตรวจสอบทางกลเป็นที่น่าพอใจ

• พิจารณาข้อต่อขยายตามความเหมาะสม

• การประเมินการก่อสร้างท่อยูทูป

• การประเมินการก่อสร้างหัวลอย

• การปรับวัสดุหรือรายละเอียดโครงสร้างตามสมควร

• การตรวจสอบการสนับสนุนและการเตรียมท่อ

• การปรับเปลี่ยนขั้นตอนการปฏิบัติงานในทางปฏิบัติ

ไม่มีวิธีใดวิธีหนึ่งที่เหมาะสมสำหรับผู้แลกเปลี่ยนทุกราย

8.5 รวมการวางแผนการตรวจสอบและบำรุงรักษา

ในอุปกรณ์ที่ใช้งาน การตรวจสอบควรเน้นไปที่สถานที่ที่เกี่ยวข้องกับกลไกความเสียหายที่เกิดขึ้นจริงและประวัติการปฏิบัติงาน

กิจกรรมที่เกี่ยวข้องอาจรวมถึงการตรวจสอบรอยรั่ว การตรวจสอบการเชื่อมต่อแผ่นท่อ การตรวจสอบรอยเชื่อมที่เข้าถึงได้ การทบทวนแนวโน้มการปฏิบัติงาน และการดำเนินการการทดสอบแบบไม่ทำลาย (NDT) ที่เหมาะสมตามความจำเป็น

เทคนิคการตรวจสอบที่เป็นไปได้ขึ้นอยู่กับการออกแบบ วัสดุ การเข้าถึง และความเสียหายที่น่าสงสัยของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

ควรตรวจสอบการรั่วไหลโดยไม่ได้ตั้งใจ และไม่ใช่แค่เกิดจากความเครียดจากความร้อนเท่านั้น

9. อะไรคือสัญญาณเตือนของความเสียหายจากความเครียดจากความร้อน?

9.1 ท่อ -ถึง- ท่อ แผ่นรั่ว

การรั่วไหลใกล้กับข้อต่อระหว่าง tube-to-tubesheet สามารถบ่งบอกถึงการสูญเสียความสมบูรณ์ของข้อต่อ

การโหลดความร้อนอาจเป็นปัจจัยหนึ่งที่เป็นไปได้

อย่างไรก็ตาม จะต้องพิจารณากลไกอื่นๆ ด้วย เช่น การกัดกร่อน การสั่นสะเทือน การกัดเซาะ และข้อบกพร่องในการผลิต

9.2 การแคร็กจุดเชื่อมต่อใกล้รอยเชื่อม

รอยแตกอาจปรากฏขึ้นในบริเวณที่มีความเครียดสูงซ้ำๆ

รอยเชื่อม ความไม่ต่อเนื่องทางเรขาคณิต และบริเวณอื่นๆ ที่มีความเข้มข้นของความเครียดอาจต้องได้รับการดูแลเป็นพิเศษ

การมีอยู่ของรอยแตกเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะระบุสาเหตุที่อยู่เบื้องหลังได้ จำเป็นต้องมีการสอบสวนที่เหมาะสม

9.3 ท่อ หรือ ท่อ การเปลี่ยนรูปของแผ่นงาน

การเสียรูปโดยไม่คาดคิดอาจบ่งชี้ว่าภาระทางกลเกินพฤติกรรมที่ตั้งใจไว้ของโครงสร้าง

ปัจจัยที่อาจเกิดขึ้น ได้แก่ การขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกัน การโหลดแรงดัน แรงภายนอก หรือการรวมกันของผลกระทบเหล่านี้

9.4 ความล้มเหลวซ้ำแล้วซ้ำเล่าหลังจากเริ่มต้นหรือปิดเครื่อง

หากการรั่วไหลหรือความเสียหายเกิดขึ้นอีกหลังจากการสตาร์ทเครื่อง การปิดระบบ หรือเหตุการณ์การปฏิบัติงานเฉพาะอื่นๆ ระยะเวลาของเหตุการณ์เหล่านี้อาจให้ข้อมูลการวินิจฉัยที่เป็นประโยชน์

ผู้ปฏิบัติงานควรเก็บรักษาบันทึกอุณหภูมิ ความดัน และอัตราการไหลก่อนและหลังเหตุการณ์เหล่านี้

การตรวจสอบข้อผิดพลาดควรเปรียบเทียบสภาพการทำงานจริงกับสมมติฐานการออกแบบทางกล

9.5 วิธีแยกแยะความเสียหายจากความร้อนจากปัญหาอื่นๆ

จำเป็นต้องมีการวิเคราะห์ความล้มเหลวตามคุณสมบัติก่อนเลือกการซ่อมแซมหรือการปรับเปลี่ยนการออกแบบ

10. ผู้ซื้อควรระบุอะไรเพื่อลดความเสี่ยงจากความเครียดจากความร้อน?

10.1 ให้ข้อมูลการทำงานด้านความร้อนโดยสมบูรณ์

ซัพพลายเออร์ควรได้รับสภาพการทำงานทั้งด้านเปลือกและด้านท่อ

ข้อมูลควรสอดคล้องกับการออกแบบกระบวนการที่สมบูรณ์

10.2 อธิบายสภาวะชั่วคราวและผิดปกติ

สำหรับการตรวจสอบความเครียดจากความร้อนที่สำคัญ ผู้ซื้อควรระบุด้วย:

• ไม่ว่าเครื่องแลกเปลี่ยนจะเริ่มเย็นหรืออุ่นแล้ว

• อัตราการทำความร้อนและความเย็นที่คาดหวัง

• ความถี่ของการเริ่มต้นและปิดเครื่องตามปกติ

• ความเป็นไปได้ในการสูญเสียการไหลอย่างกะทันหัน

• การทำความสะอาดด้วยไอน้ำหรือการดำเนินการทำความสะอาดพิเศษอื่นๆ

• สถานการณ์ปฏิบัติการฉุกเฉิน

• อายุการใช้งานที่คาดหวังและการหมุนเวียนตามความร้อน

• การจัดการควบคุมและการป้องกันที่เกี่ยวข้อง

ในกรณีที่ไม่มีข้อมูลอุณหภูมิชั่วคราวที่แม่นยำ ซัพพลายเออร์ควรระบุสมมติฐานที่ต้องการการยืนยัน

10.3 ยืนยันขอบเขตการออกแบบและเอกสารทางกล

ผู้ซื้อควรถามซัพพลายเออร์ว่าตัวแลกเปลี่ยนที่นำเสนอนั้นต้องการรายละเอียดการขยายตัวทางความร้อนหรือการประเมินความล้าหรือไม่

ข้อเสนอทางเทคนิคอาจต้องระบุ: ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโครงการ

• การก่อสร้างเครื่องแลกเปลี่ยนที่เสนอ

• เกรดวัสดุเปลือกและท่อ

• รหัสการออกแบบและรุ่นที่ใช้บังคับ

• การออกแบบและกรณีการใช้งานที่เกี่ยวข้อง

• ข้อกำหนดการออกแบบกลไกแผ่น ท่อ

• ข้อกำหนดของข้อต่อขยาย ถ้ามี

• หัวฉีดภายนอกและโหลดรองรับ

• การตรวจสอบและการทดสอบที่จำเป็น

• ข้อกำหนดการวาดและการคำนวณ-เอกสาร

ความพร้อมใช้งานของการคำนวณโดยละเอียดควรได้รับการตกลงโดยเป็นส่วนหนึ่งของขอบเขตทางเทคนิคและเชิงพาณิชย์

10.4 รายการตรวจสอบ RFQ ความเครียดจากความร้อนที่พร้อมใช้งาน

การประยุกต์ใช้โครงการ: อุตสาหกรรม การทำความเย็น / การแปรรูปทางเคมี / การนำความร้อนกลับคืน / อื่นๆ

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ประเภท: แก้ไข ท่อ แผ่น / U- ท่อ / หัวลอย / คำแนะนำจากซัพพลายเออร์

หน้าที่ความร้อน: [ kW ]

ของไหลด้านเปลือก: [ระบุ]

ท่อ -ของเหลวด้านข้าง: [ระบุ]

อุณหภูมิขาเข้าและขาออกด้านเชลล์: [ °C ]

ท่อ -อุณหภูมิขาเข้าและขาออกด้านข้าง: [ °C ]

อัตราการไหล เปลือก-ด้าน: [ระบุ]

ท่อ - อัตราการไหลด้านข้าง: [ระบุ]

แรงกดดันในการทำงานและการออกแบบ: [ทั้งสองด้าน]

อุณหภูมิของเหลวสูงสุดและต่ำสุด: [ทั้งสองด้าน]

ความถี่ในการเริ่มต้นและปิดเครื่องที่คาดหวัง: [ระบุ]

เครื่องทำความร้อนและราคา การทำความเย็น : [หากทราบ]

สถานการณ์การทำงานที่ผิดปกติ: [ระบุ]

ข้อกำหนดการทำความสะอาดด้วยไอน้ำหรือการทำความสะอาดด้วยความร้อน: [หากเกี่ยวข้อง]

ข้อกำหนดด้านวัสดุของเชลล์และ ท่อ : [ระบุ / ขอคำแนะนำ]

รหัสการออกแบบที่ใช้งานได้: [ระบุ]

อายุการใช้งานของอุปกรณ์ที่คาดหวังและการหมุนเวียนความร้อน: [ระบุ]

การวิเคราะห์ทางกลที่จำเป็น: [ระบุ / ขอคำแนะนำ]

ข้อกำหนดในการโหลดท่อและหัวฉีด: [ระบุ]

ข้อกำหนดในการติดตั้งและบำรุงรักษา: [ระบุ]

เอกสารทางเทคนิคที่จำเป็น: [ระบุ]

จำนวนและสถานที่จัดส่ง: [ระบุ]

ผู้ผลิตควรระบุสมมติฐานและข้อมูลที่โดดเด่นก่อนที่จะสรุปการออกแบบทางกล

11. คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับความเครียดจากความร้อนของเชลล์และ ท่อ

11.1 สาเหตุหลักของความเครียดจากความร้อนในเปลือกและ- ท่อ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน คืออะไร

สาเหตุหลักคือความแตกต่างในค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของส่วนประกอบเชื่อมต่อระหว่างการทำงานที่อุณหภูมิโลหะต่างกันถูกระงับ

เหตุผลสำคัญอื่นๆ ได้แก่ การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว การไล่ระดับความร้อนเฉพาะที่ ความแตกต่างของวัสดุ และการหมุนเวียนของความร้อนซ้ำๆ

11.2 ความแตกต่างของอุณหภูมิที่มากขึ้นหมายถึงความเครียดจากความร้อนที่สูงขึ้นเสมอหรือไม่?

ไม่จำเป็น.

ความเครียดยังขึ้นอยู่กับการยึดเหนี่ยวของโครงสร้าง ความแข็งของส่วนประกอบ คุณสมบัติของวัสดุ การกระจายอุณหภูมิในพื้นที่ และประวัติการปฏิบัติงาน

โครงสร้างที่ยืดหยุ่นอาจรองรับความแตกต่างของอุณหภูมิที่มีนัยสำคัญได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าการออกแบบที่มีข้อจำกัดสูง

11.3 เหตุใดตัวแลกเปลี่ยนชีต ท่อ จึงมีความไวต่อการขยายส่วนต่างมากกว่า

ท่อและเปลือกเชื่อมต่อกันด้วยแผ่นท่อคงที่ที่ปลายทั้งสองข้าง

สิ่งนี้จำกัดความสามารถในการขยายตัวอย่างอิสระ และเมื่อค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของมัดเปลือกและท่อแตกต่างกัน แรงตามแนวแกนและความเค้นของแผ่นท่อจะถูกสร้างขึ้น

11.4 U- ท่อ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน สามารถขจัดความเครียดจากความร้อนได้หรือไม่?

เลขที่

โครงสร้างโค้งรูปตัวยูรองรับการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนตามแนวแกน แต่การไล่ระดับของอุณหภูมิเฉพาะที่ การโหลดโค้งรูปตัวยู ความล้า ความเครียดจากแรงดัน และผลกระทบทางกลอื่นๆ ยังคงต้องพิจารณา

11.5 ข้อต่อขยายป้องกันความเสียหายจากความเครียดจากความร้อนทั้งหมดหรือไม่

เลขที่

ข้อต่อส่วนขยายที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมอย่างเหมาะสมสามารถลดภาระการขยายส่วนต่างเฉพาะได้ แต่จะทำให้เกิดแรงกด การเคลื่อนไหว ความล้า และข้อกำหนดการออกแบบทางกลในตัวมันเอง

มันไม่ได้ขจัดกลไกความเครียดจากความร้อนทั้งหมด

11.6 ความเครียดจากความร้อนทำให้เกิดการรั่วไหล ท่อ ได้หรือไม่

ใช่.

การโหลดความร้อนที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดความเสียหายหรือสูญเสียความสมบูรณ์ที่ข้อต่อระหว่างท่อต่อแผ่นท่อ

อย่างไรก็ตาม การรั่วไหลอาจมีสาเหตุอื่นๆ หลายประการ และจำเป็นต้องมีการตรวจสอบความล้มเหลวอย่างเหมาะสม

11.7 การเริ่มต้นและการปิดเครื่องควรรวมอยู่ในการออกแบบเครื่องกลหรือไม่

ใช่ เมื่อสภาวะเหล่านี้สร้างภาระทางความร้อนหรือทางกลที่เกี่ยวข้อง

การทำงานชั่วคราวอาจสร้างระดับความเครียดที่ไม่ได้แสดงโดยสภาวะสภาวะคงตัวปกติ

การวิเคราะห์ที่จำเป็นขึ้นอยู่กับโครงสร้างของตัวแลกเปลี่ยน เงื่อนไขของกระบวนการ และกฎการออกแบบที่เกี่ยวข้อง

11.8 ผู้ซื้อควรให้ข้อมูลอะไรบ้างก่อนขอใบเสนอราคา?

ผู้ซื้อควรระบุอุณหภูมิของของไหล อัตราการไหล แรงกดดันในการทำงานและการออกแบบ ความต้องการวัสดุ สภาวะการเริ่มต้นและการปิดเครื่อง ความคาดหวังของวงจรความร้อน และสถานการณ์การทำงานที่ผิดปกติใดๆ

ซึ่งจะช่วยให้ซัพพลายเออร์สามารถกำหนดได้ว่าการตรวจสอบทางกลใดเหมาะสม

12. ข้อสรุป: ความเครียดจากความร้อนต้องได้รับการประเมินโดยเป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

ความเครียดจากความร้อนเป็นข้อพิจารณาทางกลที่สำคัญในการออกแบบตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมัดเปลือกและท่อพบกับอุณหภูมิที่แตกต่างกันหรือการเปลี่ยนแปลงการทำงานซ้ำๆ

สาเหตุหลัก ได้แก่ การขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกัน การยับยั้งทางโครงสร้าง อุณหภูมิชั่วคราวที่รวดเร็ว การไล่ระดับอุณหภูมิเฉพาะที่ และวงจรความร้อน

ผลที่ตามมาอาจส่งผลต่อแผ่นท่อ การเชื่อมต่อระหว่างท่อกับแผ่นท่อ รอยเชื่อม และส่วนประกอบทางกลอื่นๆ

เครื่องแลกเปลี่ยนแผ่นท่อแบบอยู่กับที่จำเป็นต้องได้รับการดูแลเป็นพิเศษ เนื่องจากเปลือกและท่อตรงไม่สามารถขยายแยกกันได้

การจัดเรียงท่อรูปตัวยูและหัวลอยเป็นอีกทางเลือกหนึ่งในการรองรับการเคลื่อนที่ของเฟืองท้าย แม้ว่าทั้งสองแบบจะคำนึงถึงการออกแบบและการบำรุงรักษาของตัวเองด้วยก็ตาม

สำหรับวิศวกรและผู้ซื้อในอุตสาหกรรม การดำเนินการที่สำคัญคือ:

• กำหนดอุณหภูมิการทำงานทั้งปกติและผิดปกติ

• ประเมินการขยายตัวทางความร้อนสัมพัทธ์ของส่วนประกอบที่เชื่อมต่อ

• พิจารณาการเริ่มต้น ปิดเครื่อง และรอบการระบายความร้อนซ้ำๆ

• เลือกโครงสร้างตัวแลกเปลี่ยนที่เหมาะสม

• ใช้ข้อกำหนดการออกแบบทางกลที่เหมาะสม

• ตรวจสอบข้อต่อส่วนขยาย ส่วนรองรับ และน้ำหนักของท่อภายนอกตามที่เกี่ยวข้อง

• ขอการคำนวณทางกลและเอกสารที่จำเป็น

เป้าหมายไม่ใช่การกำจัดการขยายตัวเนื่องจากความร้อนทั้งหมด เพื่อให้แน่ใจว่าตัวแลกเปลี่ยนสามารถรองรับการเคลื่อนที่ทางความร้อนที่คาดหวังและโหลดที่เกี่ยวข้องภายในขีดจำกัดการออกแบบทางกลที่เกี่ยวข้อง

12.1 สำรวจโซลูชัน Shell-and- ท่อ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน จาก Aidear

Changzhou Aidear Refrigeration Technology Co., Ltd. เป็นผู้จัดหาโซลูชันเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและแบบท่อสำหรับการทำความร้อน การทำความเย็น การทำความเย็น และการถ่ายเทความร้อนที่เกี่ยวข้องในอุตสาหกรรม

โครงการต่างๆ อาจต้องใช้วัสดุท่อ การจัดเรียงแผ่นท่อ การกำหนดค่าเปลือก และสภาพการทำงานที่แตกต่างกัน

สำหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิที่แตกต่างกันอย่างมากหรือการหมุนเวียนด้วยความร้อนบ่อยครั้ง การเลือกอุปกรณ์ควรรวมการประเมินทางกลที่เหมาะสม นอกเหนือจากการคำนวณประสิทธิภาพด้านความร้อน

สำรวจ Aidear เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการกำหนดค่าผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่

ความเหมาะสมของการก่อสร้าง ข้อต่อขยาย การผสมวัสดุ หรือข้อกำหนดการออกแบบทางกลต้องได้รับการยืนยันสำหรับแต่ละโครงการ

12.2 ขอใบเสนอราคา Shell-and- ท่อ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน แบบกำหนดเอง

คุณกำลังเลือกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อสำหรับกระบวนการที่มีอุณหภูมิการทำงานสูง อุณหภูมิที่แตกต่างกันอย่างมาก หรือมีรอบการเริ่มต้นและปิดเครื่องบ่อยครั้งหรือไม่?

แบ่งปันหน้าที่การระบายความร้อน สภาพการทำงานด้านเปลือกและด้านท่อ ความต้องการวัสดุ และความแปรผันของอุณหภูมิที่คาดหวังกับ Aidear

ทีมงานของเราสามารถตรวจสอบข้อมูลที่ให้มาและหารือเกี่ยวกับการกำหนดค่าผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสม โดยขึ้นอยู่กับการประเมินทางเทคนิคและความพร้อมของผลิตภัณฑ์

ขอใบเสนอราคาที่กำหนดเอง — หารือเกี่ยวกับเงื่อนไขการดำเนินงานของ Shell-and- ท่อ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน กับ Aidear