в промышленном производстве,теплообменникиявляются незаменимым оборудованием, используемым для облегчения теплообмена между различными жидкостями. среди них теплообменники с фиксированными трубчатыми листами широко используются благодаря своей простой структуре и относительно низкой стоимости. однако эти теплообменники сталкиваются с сложной проблемой во время работы, а именно с тепловым напряжением, вызванным перепадами температур. эта статья углубляется в проблему термического напряжения в фиксированном трубном листе.теплообменникии ключевое решение для расширительных швов, помогающее читателям лучше понять принципы их работы, соображения проектирования и практические применения.
теплообменники с фиксированным трубным листом в основном состоят из трубного пучка и корпуса. Пучок труб отвечает за теплообмен между жидкостями, в то время как корпус служит для содержания и защиты пучка труб. В процессе теплообмена часто существует определенная разница температур между пучком труб и корпусом. Поскольку трубный лист, трубной пучок и оболочка жестко соединены, когда разница температур достигает определенного уровня, возникает чрезмерное термическое напряжение. Это напряжение может привести к разрушению корпуса, вызвать утечку и другие несчастные случаи безопасности; Это также может привести к изгибу и деформации пучка труб, влияя на эффективность теплообмена и даже может вытащить пучок труб с листа трубы, что серьезно повлияет на нормальную работу теплообменника.
Для решения проблемы термического напряжения в теплообменниках с фиксированными трубчатыми листами расширительный шв был спроектирован как умное устройство. расширительный шов представляет собой гибкий компонент, установленный на корпусе теплообменника, основным компонентом которого являются сильфоны. сильфоны имеют уникальную структуру, которая может вызвать значительное осевое отклонение, что позволяет заметно деформировать даже при небольшой осевой силе. именно эта деформационная характеристика позволяет расширяющему соединению компенсировать разницу в деформации между пучком труб и корпусом.
в частности, расширительный соединение может эффективно уменьшить тепловое напряжение между пучком труб и оболочкой, вызванное перепадами температур. Когда пучок труб и оболочка расширяются по-разному из-за разницы температур, расширяющий соединение может поглощать эту разницу расширения посредством своей собственной деформации, тем самым предотвращая вытягивание пучка труб с листа трубы, обеспечивая безопасную и стабильную работу теплообменника. В дополнение к своему применению в теплообменниках с фиксированными трубными листами, расширительные швы также могут широко использоваться в различном промышленном оборудовании, машинах и трубопроводах в качестве важного компонента для компенсации смещения и поглощения вибраций, играя решающую роль.
Существует много типов расширительных швов, и различные формы поперечного сечения сильфонов являются важной основой для их различения. Распространенными типами являются плоские пластинчатые расширительные швы, Ом-формы расширительных швы и гофрированные расширительные швы. В реальном производстве наиболее широко используемым является гофрированный расширительный шов, за которым следуют Ом-образные расширительные швы.
гофрированные расширительные швы обычно используются в ситуациях, когда требуется большая сумма компенсации. их сильфоны имеют волнистую форму с несколькими пиками и долинами, обеспечивая значительную компенсационную способность для удовлетворения потребности теплообменника компенсировать разницу теплового расширения между пучком труб и оболочкой при больших перепадах температур. с другой стороны, расширительные швы в форме Ом чаще используются в ситуациях высокого давления. их сильфоны имеют форму, похожую на греческую букву Ω, с относительно компактной структурой, которая может выдерживать более высокое давление, при этом обеспечивая определенную компенсационную способность.
Толщина стенки расширительного шва оказывает существенное влияние на его характеристики. Как правило, чем тоньше стена, тем лучше гибкость и тем сильнее компенсационная способность. однако тонкостенные расширительные швы могут выдерживать относительно более низкое давление. Для сбалансирования компенсационной способности и сопротивления давлению гофрированные расширительные швы представляются в однослойных и многослойных формах. Многослойные гофрированные расширительные швы используют многослойную тонкостенную конструкцию, которая может выдерживать более высокое давление при сохранении большой компенсационной емкости. по сравнению с однослойными расширительными швами многослойные расширительные швы имеют много преимуществ. их тонкая и многослойная конструкция обеспечивает большую эластичность, более высокую чувствительность, более сильную компенсационную способность, более высокую несущую способность и усталостную прочность, более длительный срок службы и более компактную конструкцию. когда требуется большая сумма компенсации, можно использовать многоволновые расширительные швы, увеличивая количество волн в сильфонах для увеличения компенсационной способности.
компенсационная способность одной волны в расширительном шве в основном определяется его формой, размерами и материалом. например, чем ниже высота волны, тем лучше сопротивление давлению, но компенсационная способность относительно слабее; чем выше высота волны и тем больше расстояние волны, тем больше величина компенсации, но сопротивление давлению будет соответственно уменьшаться.
не все неподвижные трубные листовые теплообменники требуют установки расширительных швов. Необходимость установки расширительного шва должна быть определена с помощью точных расчетов. в частности, необходимо рассчитать осевое напряжение корпуса, осевое напряжение теплообменных труб и силу оттягивания между теплообменными трубами и трубным листом при комбинированной нагрузке разности температур и давления. если какая-либо из этих трех сил не соответствует требованиям прочности или устойчивости, для решения проблемы необходимо установить расширительный шов.
при расчете проверки прочности трубного листа, как только толщина трубного листа определена, прочность трубного листа может быть недостаточной без расширительного соединения. Однако после установки расширительного соединения толщина трубного листа может соответствовать требованиям. В этот момент, хотя можно установить расширительный шов для уменьшения толщины трубного листа, необходимо провести комплексную оценку с нескольких аспектов, таких как расход материалов, сложность изготовления, безопасность и экономическая эффективность, взвесить плюсы и минусы, чтобы определить, следует ли использовать расширительный шов.
разница в тепловом расширении между теплообменными трубами и корпусом теплообменника является одним из важных факторов, приводящих к чрезмерному напряжению. Расширяющее соединение может поглощать разницу расширения между сторонами трубы и корпуса, но нецелесообразно просто судить о необходимости установки расширяющего соединения на основе разницы температур между теплообменной трубкой и корпусом теплообменника. с одной стороны, разница теплового расширения определяется как температурой материала, так и коэффициентом линейного расширения материала; с другой стороны, влияние разницы теплового расширения на различные напряжения в трубном листе и теплообменных трубах очень сложно. Таким образом, необходимость установки расширительного шва должна быть определена путем комплексных расчетов и не может основываться исключительно на опыте или интуитивном суждении.
Конструкция расширительных швов сложна и тщательна, что требует учета различных факторов для обеспечения их функций компенсации и снижения вибрации в практических приложениях. в частности, в теплообменниках с фиксированным трубчатым листом они могут облегчить повреждение оборудования, вызванное тепловым напряжением, и обеспечить безопасную работу теплообменника.
сильфоны являются основным компонентом расширительного шва, и их конструкция имеет решающее значение. В теплообменниках с фиксированным трубчатым листом сильфоны следует выбирать в соответствии с фактическими условиями работы, такими как температура, давление и сумма компенсации. Для теплообменников с большими требованиями к компенсации следует выбрать соответствующую высоту волны и расстояние волны, чтобы обеспечить достаточную компенсационную способность сильфонов при допустимом давлении. Материал обычно представляет собой нержавеющую сталь, которая балансирует коррозионную стойкость, прочность и эластичность.
При проектировании сильфонов следует учитывать усталостный срок службы, поскольку они подвержены усталостному разрушению из-за переменного напряжения во время работы теплообменника. путем принятия разумной конструкции и выбора материалов можно улучшить усталостную прочность и продлить срок службы. В то же время для обеспечения качества и производительности сильфонов и безопасной работы теплообменника необходим строгий контроль производственного процесса, такого как качество сварки и процесс формования.
Расширительные швы также включают в себя такие аксессуары, как торцевые трубы, опоры, фланцы и направляющие трубы, которые вместе с сильфонами образуют интегрированную конструкцию для обеспечения стабильной и надежной работы, что напрямую влияет на производительность теплообменника.
Концевая труба соединяет сильфоны с трубопроводом или оборудованием теплообменника и должна обеспечивать надежное и герметичное соединение. опоры удерживают сильфоны, чтобы предотвратить чрезмерную деформацию и повреждение во время работы теплообменника. Фланцы соединяют расширительный соединение с трубопроводом или оборудованием теплообменника, и их конструкция должна соответствовать стандартным спецификациям для обеспечения надежного и герметичного соединения. направляющие трубы направляют поток жидкости, уменьшая удар и износ на сильфоны, и их конструкция должна учитывать свойства жидкости и структуру сильфонов.
При проектировании аксессуаров следует учитывать взаимодействие с сильфонами. например, положение и структура опор влияют на деформационные характеристики сильфонов, а форма и размер направляющих труб влияют на поток жидкости и силы на сильфоны. Конструкция аксессуаров должна быть тесно согласована с конструкцией сильфонов с общей оптимизацией для повышения производительности и надежности расширительного соединения и обеспечения нормальной работы теплообменника.
Общая конструктивная конструкция расширительного шва должна учитывать требования к монтажу, эксплуатации и техническому обслуживанию, особенно в теплообменниках с фиксированным трубным листом. Место и направление монтажа должны быть разумно спроектированы, чтобы максимизировать функции компенсации и снижения вибрации и облегчить монтаж и обслуживание. В процессе проектирования следует учитывать соединение расширительного шва с другим оборудованием и трубопроводами теплообменника для обеспечения согласованности всей системы.
Для обеспечения безопасной работы расширительного шва в теплообменнике следует установить защитное устройство. например, защитные тяги или кольца могут быть размещены на обоих концах сильфонов, чтобы предотвратить чрезмерную компенсацию повреждения; направляющие опоры могут быть установлены на соединительных трубах для направления направления смещения, уменьшения боковых усилий и продления срока службы расширительного шва, обеспечивая долгосрочную стабильную работу теплообменника.
Проблема термического напряжения в теплообменниках с фиксированными трубчатыми листами долгое время была проблемой в промышленном производстве, и появление расширительных швов обеспечило эффективное решение. Благодаря введению в этой статье мы получили понимание принципов работы, типов и характеристик, а также конструктивных соображений расширительных швов, а также наблюдали их хорошие характеристики в практических приложениях. В реальном проекте правильный выбор и проектирование расширительных швов может эффективно повысить эксплуатационные характеристики и безопасность теплообменников с фиксированным трубным листом, обеспечивая мощную поддержку промышленного производства.
