Cum se selectează designul corect al rostului de dilatare pentru o carcasă fixă ​​a schimbătorului PTFE de foaie tubulară?

Un schimbător de căldură fix-tubsheet PTFE este simplu mecanic și adesea atractiv din punct de vedere economic, dar designul implică un conflict termic de bază. Tuburile PTFE se extind puternic la creșterea temperaturii, dar carcasa din oțel din jur se extinde foarte puțin. Dacă mișcarea este limitată, nepotrivirea poate provoca un stres axial enorm. O parte a schimbătorului trebuie să se îndoaie pentru a absorbi această expansiune diferențială. Răspunsul este un rost de dilatare cu burduf metalic sudat în carcasă - un segment flexibil, asemănător unui acordeon-, care se extinde și se contractă pe măsură ce fasciculul de tuburi din PTFE respiră termic în timpul funcționării.

Ansamblul burduf este singura cea mai importantă componentă mecanică din întregul sistem de schimbător pentru orice selecție de schimbător de PTFE cu tablă tubulară fixă ​​cu îmbinare de dilatare.

De ce sunt necesare îmbinări de dilatație la schimbătoarele de PTFE
Expansiunea termică extremă a PTFE
Coeficientul de dilatare termică al PTFE este mult mai mare decât oțelul carbon sau oțelul inoxidabil. Tuburile din PTFE se pot extinde de mai multe ori mărimea construcției carcasei din jurul lor cu modificări ale temperaturii de funcționare.

Fără un sistem flexibil de compensare, pot apărea probleme semnificative:

Distorsiuni în foaia tubulară

Ruperea tubului

Forțe axiale excesive

Crăparea cochiliei

Oboseala de sudare

Eșecuri de scurgere

Rotul de dilatatie este zona de miscari controlate si nu permite concentrarea tensiunilor termice in corpul schimbatorului.

Burduful ca limită flexibilă de presiune
Burduful sunt plămânii metalici ai schimbătorului, inspirând și expirând cu fiecare ciclu termic, menținând totuși integritatea barierei de presiune. Atâta timp cât există o flexibilitate adecvată, fasciculul de tuburi din PTFE se poate extinde și contracta în mod natural, fără a supra-solicita carcasa.

Această adaptabilitate trebuie concepută în mod deliberat, mai degrabă decât imitată cu unelte de conducte generice.

Criterii cheie de proiectare pentru alegerea rosturilor de dilatare
Cursă completă pe axială
Parametrul cel mai critic în dimensionarea rosturilor de dilatare este capacitatea de a se deplasa axial. Burduful trebuie să găzduiască în siguranță dilatarea termică totală estimată datorită tuburilor PTFE pe întregul interval de temperatură de funcționare.

Calculele tipice de proiectare iau în considerare:

Lungimea tubului

Coeficientul de dilatare termică al PTFE

Diferențe de temperatură de pornire

Contracție la oprire

Situație de deranjare a procesului

Temperatura maximă de proiectare (MDT)

O călătorie prea scurtă poate supraîntinde burduful sau poate produce defecțiuni din cauza oboselii prin compresie.

De ce ne plac burdufurile cu un singur strat-perete-gros
Cerințe pentru rezistența la presiune
Pentru schimbătoarele fixe de-foi tubulare PTFE, burduful sunt supuse presiunii interne a carcasei, dar sunt și capabili să se miște. Burduful subțire, cu mai multe straturi, așa cum este adesea folosit în sistemele de conducte de joasă presiune, este posibil să nu fie suficient de puternic pentru acest scop.

Din acest motiv, adesea se adoptă designul de burduf cu un singur strat-perete gros.

Beneficiile includ:

Rezistență structurală crescută

O mai bună reținere a presiunii

Aport de coroziune crescut

Manevrare mai bună a rezistenței la deteriorare

Susceptibilitate mai scăzută la separarea straturilor

Ansamblul burduf nu este doar un conector flexibil. Este o secțiune a unui vas sub presiune care este supusă simultan la căldură, presiune și sarcini de oboseală.

Selectarea materialului de burduf
De ce oțelul inoxidabil 316L este atât de comun
Cel mai popular material pentru burduful carcasei schimbătorului este oțelul inoxidabil 316L, deoarece oferă o combinație de:

Rezistenta la coroziune

Abilități de sudare

Caracteristicile oboselii

Disponibilitate:

Flexibilitate mecanică

Rezistența la coroziune atmosferică este atunci un factor crucial, deoarece burduful se află în mod normal pe partea exterioară a carcasei, mai degrabă decât în ​​contact direct cu chimia agresivă a procesului.

Pericole de coroziune externă
Mediul plantei în care se află burdufurile le poate expune la:

Aburi acizi

Sare{0}}umiditate mare

Spălați substanțele chimice

* Procedura deversări

Contaminare cu clorură

În special, urmele de cloruri sunt foarte dăunătoare, deoarece pot provoca fisurarea prin coroziune sub tensiune externă a burdufurilor din oțel inoxidabil sub tensiune de tracțiune.

Procesul de selecție a materialelor trebuie deci să ia în considerare atât procesul de lucru, cât și expunerea mediului în jurul instalației schimbătorului.

Proiectarea vieții oboseli și a convoluției
Rolul geometriei convoluției
Convoluțiile sunt ondulațiile care se comprimă și se extind cu mișcarea căldurii pentru a crea flexibilitatea burdufului.

Proiectul va consta din:

Numărul de circumvoluții

Înălțimea de convoluție

Forma pasului

Grosimea pereților

Constanta arcului axial

Prea puține circumvoluții pot cauza prea multă rigiditate și prea multe circumvoluții pot cauza o capacitate mai mică de presiune și rezistență la oboseală.

Probleme de ciclism termic
Schimbătoarele care trec prin numeroase-porniri, opriri sau condiții de proces în loturi sunt supuse unor cicluri repetate de temperatură care provoacă solicitarea ciclică a materialului burdufului.

Pentru aplicații cu ciclu înalt-, sunt necesare modele de burduf rezistente la oboseală.

Alte măsuri de inginerie pot include:

Forma optimizată a convoluției

Reducerea zonelor de concentrare a stresului

Control îmbunătățit al calității sudurii

Restricții de mișcare

Secțiuni de gulere întărite

Defecțiunea prin oboseală apare de obicei progresiv prin inițierea fisurii la rădăcinile de convoluție puternic solicitate.

Conformitate cu standardele EJMA și ASME
Criteriile de proiectare EJMA
Rosturile de dilatare din carcasele schimbătoarelor de reținere a presiunii trebuie proiectate în conformitate cu criteriile specificate de Asociația producătorilor de îmbinări de dilatație (EJMA).

Abordarea EJMA oferă sugestii cu privire la:

Calculul stresului

Analiza oboselii

Presiune nominală

Restricții privind circulația

Predicția forței arcului

Predicția ciclului de viață

ASME Anexa 26
În aplicațiile pentru recipiente sub presiune, apendicele 26 ASME poate ghida, de asemenea, proiectarea burdufurilor și a permis evaluarea tensiunii.

Utilizarea codurilor de proiectare stabilite ajută la asigurarea faptului că rostul de dilatare este considerat o componentă de presiune complet proiectată și nu un accesoriu.

Protecția burdufurilor împotriva deteriorărilor mecanice
Semnificația giulgiurilor externe
Deteriorarea mecanică externă a circumvoluțiilor burdufurilor din cauza sculelor, traficului pietonal, căderea obiectelor sau lucrările de întreținere pot cauza vulnerabilitate.

Prin urmare, grupul de burduf ar trebui să fie echipat cu un carcasă de protecție externă.

Giulgiul protejează împotriva:

Pagube de la impact

Deformare accidentală

Acumularea de resturi

Expunerea la vreme

Contact cu personalul.

Protecția fizică este vitală pentru fiabilitatea pe termen lung, deoarece adânciturile mici sau deformarea pot diminua foarte mult durata de viață la oboseală.

De ce nu funcționează-joturile de dilatare-la raft
Cerințe de inginerie personalizate
Un schimbător fix-tubsheet PTFE duce la condiții de încărcare foarte specializate de:

Deplasare termică mare

presiune »

Încărcare ciclică

Expunerea la mediu coroziv

Scuturare mecanică

Rosturile de dilatare ale conductelor de la-raft-rareori sunt adecvate în funcționare, deoarece nu sunt destinate să îndeplinească cerințele combinate de mișcare și presiune ale schimbătorului de PTFE.

În schimb, fiecare ansamblu de burduf ar trebui să fie construit pentru a se adapta geometriei schimbătorului și condițiilor de funcționare.

Rezumat
Rotul de dilatare este legătura flexibilă construită ingenios care depășește dilema de bază a tensiunii termice cu un schimbător de căldură fix-tubsheet PTFE. Burduful compensează într-un mod sigur diferența mare de creștere a temperaturii dintre tuburile PTFE și carcasa din oțel din jur și previne încărcarea mecanică dăunătoare asupra schimbătorului, menținând în același timp integritatea presiunii.

Alegerea unui schimbător fix din PTFE cu tablă tubulară cu un rost de dilatare dimensionat corespunzător este rezultatul unei analize atente a capacității de deplasare axială, grosimii peretelui, geometriei de convoluție, rezistenței la oboseală, rezistenței la coroziune și aderării la standardele de proiectare EJMA sau ASME. La fel de esențiale pentru -durata de viață lungă sunt protecția externă adecvată și compatibilitatea cu mediul.

Una dintre cele mai de încredere mașini din ingineria echipamentelor termice este adesea cea care are scopul de a-și adapta propria mișcare interioară cu grație, mai degrabă de a-i rezista cu rigiditate.\\