ایده‌های طراحی مبدل حرارتی و دانش مرتبط

۱. طراحی مبدل حرارتی، کاربر باید شرایط طراحی زیر (پارامترهای فرآیند) را فراهم کند:

① برنامه فشار عملیاتی لوله و پوسته (به عنوان یکی از شرایط برای تعیین اینکه آیا تجهیزات در کلاس قرار دارند یا خیر، باید ارائه شود)

② لوله، برنامه پوسته دمای عملیاتی (ورودی / خروجی)

③ دمای دیواره فلزی (محاسبه شده توسط فرآیند (ارائه شده توسط کاربر))

④ نام و مشخصات ماده

⑤حاشیه خوردگی

⑥ تعداد برنامه‌ها

⑦ منطقه انتقال حرارت

⑧ مشخصات لوله مبدل حرارتی، چیدمان (مثلثی یا مربعی)

⑨ صفحه تاشو یا تعداد صفحه پشتیبانی

⑩ جنس و ضخامت عایق (به منظور تعیین ارتفاع بیرون زده از محل قرارگیری پلاک نام)

(11) رنگ‌آمیزی.

Ⅰ. اگر کاربر شرایط خاصی داشته باشد، کاربر می‌تواند نام تجاری، رنگ را ارائه دهد

Ⅱ. کاربران هیچ الزام خاصی ندارند، طراحان خودشان انتخاب کرده‌اند

۲. چندین شرط کلیدی طراحی

① فشار عملیاتی: به عنوان یکی از شرایط برای تعیین اینکه آیا تجهیزات طبقه‌بندی شده‌اند یا خیر، باید ارائه شود.

② مشخصات مواد: اگر کاربر نام ماده را ارائه ندهد، باید میزان سمیت ماده را ارائه دهد.

از آنجا که سمیت محیط به نظارت غیر مخرب تجهیزات، عملیات حرارتی، سطح آهنگری برای تجهیزات رده بالا مربوط می‌شود، اما همچنین به تقسیم‌بندی تجهیزات نیز مربوط می‌شود:

الف، نقشه‌های GB150 10.8.2.1 (f) نشان می‌دهد که ظرف حاوی ماده‌ی سمی بسیار خطرناک یا بسیار خطرناک، 100٪ RT است.

ب، نقشه‌های 10.4.1.3 نشان می‌دهند که ظروف حاوی مواد بسیار خطرناک یا بسیار خطرناک از نظر سمیت باید تحت عملیات حرارتی پس از جوشکاری قرار گیرند (اتصالات جوش داده شده از فولاد ضد زنگ آستنیتی ممکن است تحت عملیات حرارتی قرار نگیرند)

ج. آهنگری. استفاده از مواد با سمیت متوسط ​​برای آهنگری‌های بسیار خطرناک یا بسیار خطرناک باید الزامات کلاس III یا IV را برآورده کند.

③ مشخصات لوله:

فولاد کربنی رایج φ19×2، φ25×2.5، φ32×3، φ38×5

فولاد ضد زنگ φ19×2، φ25×2، φ32×2.5، φ38×2.5

چیدمان لوله‌های مبدل حرارتی: مثلث، مثلث گوشه‌ای، مربع، مربع گوشه‌ای.

★ هنگامی که تمیزکاری مکانیکی بین لوله‌های مبدل حرارتی مورد نیاز است، باید از چیدمان مربعی استفاده شود.

۱. فشار طراحی، دمای طراحی، ضریب اتصال جوشکاری

2. قطر: DN <400 سیلندر، استفاده از لوله فولادی.

سیلندر با قطر خارجی ≥ ۴۰۰، با استفاده از ورق فولادی نورد شده.

لوله فولادی ۱۶ اینچی ------ با کاربر در مورد استفاده از ورق فولادی نورد شده صحبت کنید.

۳. نمودار چیدمان:

با توجه به ناحیه انتقال حرارت، مشخصات لوله انتقال حرارت برای رسم نمودار طرح بندی برای تعیین تعداد لوله های انتقال حرارت.

اگر کاربر نمودار لوله‌کشی را ارائه دهد، باید بررسی شود که آیا لوله‌کشی در محدوده دایره لوله‌کشی قرار دارد یا خیر.

★اصول لوله گذاری:

(1) در دایره محدودیت لوله کشی باید پر از لوله باشد.

② تعداد لوله‌های چند ضربه‌ای باید طوری تنظیم شود که تعداد ضربه‌ها برابر باشد.

③ لوله مبدل حرارتی باید به صورت متقارن چیده شود.

۴. جنس

وقتی خود صفحه لوله دارای شانه محدب است و به سیلندر (یا سرسیلندر) متصل می‌شود، باید از آهنگری استفاده شود. به دلیل استفاده از چنین ساختاری از صفحه لوله معمولاً برای فشارهای بالاتر، مواد قابل اشتعال، مواد منفجره و سمی برای موارد شدید و بسیار خطرناک استفاده می‌شود، هرچه الزامات برای صفحه لوله بالاتر باشد، صفحه لوله نیز ضخیم‌تر است. به منظور جلوگیری از تولید سرباره و لایه لایه شدن شانه محدب و بهبود شرایط تنش الیاف شانه محدب، کاهش میزان پردازش و صرفه‌جویی در مواد، شانه محدب و صفحه لوله مستقیماً از آهنگری کلی برای ساخت صفحه لوله آهنگری می‌شوند.

5. مبدل حرارتی و اتصال صفحه لوله

اتصال لوله در صفحه لوله، در طراحی مبدل حرارتی پوسته و لوله بخش مهم‌تری از سازه است. او نه تنها بار کاری پردازش را کنترل می‌کند، بلکه باید هر اتصال را در حین کار تجهیزات برقرار کند تا اطمینان حاصل شود که سیال بدون نشتی است و ظرفیت فشار متوسط ​​را تحمل می‌کند.

اتصال لوله و صفحه لوله عمدتاً به سه روش زیر انجام می‌شود: الف) انبساطی؛ ب) جوشکاری؛ ج) جوشکاری انبساطی

انبساط پوسته و لوله بین محیط نشتی باعث ایجاد عواقب نامطلوبی نخواهد شد، به خصوص برای موادی که قابلیت جوش پذیری ضعیفی دارند (مانند لوله مبدل حرارتی فولاد کربنی) و حجم کار کارخانه تولید بسیار زیاد است.

با توجه به انبساط انتهای لوله در حین جوشکاری و تغییر شکل پلاستیک، تنش پسماند ایجاد می‌شود و با افزایش دما، تنش پسماند به تدریج از بین می‌رود. به طوری که انتهای لوله نقش آب‌بندی و اتصال را کاهش می‌دهد، بنابراین انبساط سازه با محدودیت‌های فشار و دما همراه است. این محدودیت‌ها عموماً برای فشار طراحی ≤ 4Mpa، دمای طراحی ≤ 300 درجه و در حین کار بدون ارتعاش شدید، بدون تغییر بیش از حد دما و بدون خوردگی تنشی قابل توجه اعمال می‌شوند.

اتصال جوشی مزایای تولید ساده، راندمان بالا و اتصال قابل اعتماد را دارد. از طریق جوشکاری، لوله به صفحه لوله نقش بهتری در افزایش دارد؛ و همچنین می‌تواند نیازهای پردازش سوراخ لوله را کاهش دهد، در زمان پردازش صرفه‌جویی کند، نگهداری آسان و سایر مزایا، باید به عنوان یک اولویت مورد استفاده قرار گیرد.

علاوه بر این، وقتی سمیت محیط بسیار زیاد باشد، محیط و جو با هم مخلوط می‌شوند. محیط به راحتی منفجر می‌شود. رادیواکتیو است یا اختلاط مواد داخل و خارج لوله اثر نامطلوبی خواهد داشت. برای اطمینان از آب‌بندی اتصالات، اغلب از روش جوشکاری استفاده می‌شود. اگرچه روش جوشکاری مزایای زیادی دارد، اما نمی‌تواند به طور کامل از "خوردگی شکافی" و گره‌های جوش داده شده ناشی از خوردگی تنشی جلوگیری کند و ایجاد یک جوش قابل اعتماد بین دیواره نازک لوله و صفحه ضخیم لوله دشوار است.

روش جوشکاری می‌تواند دماهای بالاتری نسبت به انبساط داشته باشد، اما تحت تأثیر تنش چرخه‌ای دمای بالا، جوش بسیار مستعد ترک‌های خستگی است، شکاف لوله و سوراخ لوله، هنگامی که در معرض محیط خورنده قرار می‌گیرد، آسیب اتصال را تسریع می‌کند. بنابراین، از جوشکاری و اتصالات انبساطی به طور همزمان استفاده می‌شود. این امر نه تنها مقاومت اتصال در برابر خستگی را بهبود می‌بخشد، بلکه تمایل به خوردگی شکافی را نیز کاهش می‌دهد و بنابراین عمر مفید آن بسیار طولانی‌تر از زمانی است که فقط از جوشکاری استفاده می‌شود.

در چه مواردی برای اجرای اتصالات و روش‌های جوشکاری و انبساطی مناسب است، هیچ استاندارد یکسانی وجود ندارد. معمولاً در دماهای خیلی بالا نیست اما فشار بسیار بالاست یا محیط به راحتی نشت می‌کند، از جوش انبساطی و آب‌بندی با استحکام بالا استفاده می‌شود (آب‌بندی جوش صرفاً به جلوگیری از نشت و اجرای جوش اشاره دارد و استحکام را تضمین نمی‌کند).

وقتی فشار و دما بسیار بالا است، از جوشکاری مقاومتی و انبساط خمیری استفاده می‌شود (جوش مقاومتی حتی اگر جوش محکم باشد، برای اطمینان از اینکه اتصال دارای استحکام کششی بالایی است، معمولاً به این معنی است که استحکام جوش برابر با استحکام لوله تحت بار محوری هنگام جوشکاری است). نقش انبساط عمدتاً از بین بردن خوردگی شکافی و بهبود مقاومت خستگی جوش است. ابعاد ساختاری خاص استاندارد (GB/T151) تصریح شده است، که در اینجا به جزئیات آن نمی‌پردازیم.

برای الزامات زبری سطح سوراخ لوله:

الف) هنگامی که لوله مبدل حرارتی و صفحه لوله با جوشکاری به هم متصل می‌شوند، مقدار Ra زبری سطح لوله نباید بیشتر از 35 میکرومتر باشد.

ب، یک اتصال انبساطی لوله و صفحه لوله مبدل حرارتی، مقدار زبری سطح سوراخ لوله (Ra) نباید بیشتر از 12.5 میکرومتر (uM) باشد، سطح سوراخ لوله نباید بر میزان انبساط عیوب، مانند شیارهای طولی یا مارپیچی، تأثیر بگذارد.