أفكار تصميم المبادل الحراري والمعرفة ذات الصلة

1. تصميم المبادل الحراري، يجب على المستخدم توفير شروط التصميم التالية (معلمات العملية):

① أنبوب، غلاف برنامج ضغط التشغيل (كأحد الشروط لتحديد ما إذا كان يجب توفير المعدات في الفصل)

② درجة حرارة تشغيل برنامج الأنبوب والهيكل (المدخل / المخرج)

③ درجة حرارة الجدار المعدني (يتم حسابها حسب العملية (يقدمها المستخدم))

④اسم المادة وخصائصها

⑤هامش التآكل

⑥عدد البرامج

⑦ منطقة نقل الحرارة

⑧ مواصفات أنبوب المبادل الحراري وترتيبه (مثلث أو مربع)

⑨ لوحة قابلة للطي أو عدد لوحات الدعم

⑩ مادة العزل وسمكها (من أجل تحديد ارتفاع بروز مقعد اللوحة الاسمية)

(11) الطلاء.

1. إذا كان لدى المستخدم متطلبات خاصة، فيجب عليه توفير العلامة التجارية واللون

Ⅱ. ليس لدى المستخدمين أي متطلبات خاصة، حيث يقوم المصممون أنفسهم باختيار

2. عدة شروط تصميمية رئيسية

① ضغط التشغيل: كأحد الشروط لتحديد ما إذا كانت المعدات مصنفة، يجب توفيره.

② خصائص المادة: إذا لم يقدم المستخدم اسم المادة فيجب عليه تقديم درجة سمية المادة.

لأن سمية الوسيط مرتبطة بالمراقبة غير المدمرة للمعدات، والمعالجة الحرارية، ومستوى التشكيل للفئة العليا من المعدات، ولكنها مرتبطة أيضًا بتقسيم المعدات:

أ، GB150 10.8.2.1 (و) تشير الرسومات إلى أن الحاوية تحتوي على وسط شديد الخطورة أو شديد الخطورة ذو سمية 100% RT.

ب، 10.4.1.3 تشير الرسومات إلى أن الحاويات التي تحتوي على وسائط شديدة الخطورة أو شديدة الخطورة بسبب السمية يجب أن تخضع للمعالجة الحرارية بعد اللحام (قد لا تخضع الوصلات الملحومة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي للمعالجة الحرارية)

ج. المسبوكات. يجب أن يتوافق استخدام مواد ذات سمية متوسطة للمسبكات شديدة الخطورة أو شديدة السمية مع متطلبات الفئتين الثالثة والرابعة.

③ مواصفات الأنابيب:

الفولاذ الكربوني المستخدم بشكل شائع φ19×2، φ25×2.5، φ32×3، φ38×5

الفولاذ المقاوم للصدأ φ19×2، φ25×2، φ32×2.5، φ38×2.5

ترتيب أنابيب المبادل الحراري: مثلث، مثلث الزاوية، مربع، مربع الزاوية.

★ عندما يكون التنظيف الميكانيكي مطلوبًا بين أنابيب المبادل الحراري، يجب استخدام الترتيب المربع.

1. ضغط التصميم، درجة حرارة التصميم، معامل اللحام

2. القطر: DN < 400 اسطوانة، استخدام الأنابيب الفولاذية.

أسطوانة DN ≥ 400، باستخدام لوحة فولاذية مدلفنة.

أنبوب فولاذي مقاس 16 بوصة ------ مع المستخدم لمناقشة استخدام اللوحة الفولاذية المدرفلة.

3. مخطط التخطيط:

وفقًا لمنطقة نقل الحرارة، ومواصفات أنبوب نقل الحرارة لرسم مخطط التخطيط لتحديد عدد أنابيب نقل الحرارة.

إذا قدم المستخدم رسمًا تخطيطيًا للأنابيب، فيجب عليه أيضًا مراجعة الأنابيب الموجودة ضمن دائرة حدود الأنابيب.

★مبدأ وضع الأنابيب:

(1) في دائرة حد الأنابيب يجب أن تكون مليئة بالأنابيب.

② يجب أن يحاول عدد الأنابيب متعددة الضربات أن يساوي عدد الضربات.

③ يجب ترتيب أنبوب المبادل الحراري بشكل متماثل.

4. المواد

عندما يكون للوح الأنبوبي كتف محدب ومتصل بأسطوانة (أو رأس)، يجب استخدام التشكيل بالطرق. نظرًا لاستخدام هذا الهيكل، تُستخدم ألواح الأنابيب عادةً في ظروف الضغط العالي، والقابلية للاشتعال، والانفجار، والسمية في الحالات الشديدة الخطورة، وكلما زادت متطلبات لوح الأنبوب، زادت سماكته. لتجنب إنتاج الخبث والتقشير من الكتف المحدب، وتحسين ظروف إجهاد ألياف الكتف المحدب، وتقليل كمية المعالجة، وتوفير المواد، يتم تشكيل الكتف المحدب ولوح الأنبوب مباشرةً من التشكيل الكلي لتصنيع لوح الأنبوب.

5. توصيل المبادل الحراري ولوحة الأنبوب

يُعدّ توصيل الأنبوب بلوحة الأنبوب جزءًا بالغ الأهمية في تصميم المبادل الحراري الأنبوبي. فهو لا يقتصر على معالجة عبء العمل فحسب، بل يجب أيضًا إجراء كل توصيلة أثناء تشغيل المعدات لضمان عدم تسرب الوسط وتحمله لضغط الوسط.

يتم توصيل الأنبوب ولوحة الأنبوب بشكل أساسي بالطرق الثلاث التالية: أ- التمدد؛ ب- اللحام؛ ج- اللحام التمددي

لن يؤدي التوسع في الغلاف والأنبوب بين تسرب الوسائط إلى عواقب وخيمة على الوضع، خاصة بالنسبة لقابلية اللحام للمواد الضعيفة (مثل أنبوب المبادل الحراري المصنوع من الفولاذ الكربوني) وحجم العمل في مصنع التصنيع كبير جدًا.

بسبب توسع نهاية الأنبوب في تشوه البلاستيك اللحام، هناك إجهاد متبقي، مع ارتفاع درجة الحرارة، يختفي الإجهاد المتبقي تدريجيا، بحيث نهاية الأنبوب لتقليل دور الختم والترابط، وبالتالي فإن توسع الهيكل عن طريق القيود المفروضة على الضغط ودرجة الحرارة، ينطبق عموما على ضغط التصميم ≤ 4Mpa، وتصميم درجة الحرارة ≤ 300 درجة، وفي تشغيل لا اهتزازات عنيفة، لا تغيرات مفرطة في درجة الحرارة ولا تآكل إجهاد كبير.

يتميز توصيل اللحام بسهولة الإنتاج، والكفاءة العالية، والتوصيل الموثوق. من خلال اللحام، يُحسّن توصيل الأنبوب بلوحة الأنبوب، ويُقلل من متطلبات معالجة ثقوب الأنابيب، مما يوفر وقت المعالجة، ويسهل الصيانة، وغيرها من المزايا، لذا يُنصح باستخدامه كأولوية.

بالإضافة إلى ذلك، عندما تكون سمية الوسط عالية جدًا، فإن اختلاط الوسط والغلاف الجوي سهل الانفجار، سواءً كان مشعًا أو داخل الأنبوب أو خارجه، مما يُحدث تأثيرًا سلبيًا. لضمان إحكام الوصلات، تُستخدم طريقة اللحام بكثرة. على الرغم من مزايا طريقة اللحام العديدة، إلا أنها لا تتجنب تمامًا "تآكل الشقوق" وتآكل الإجهاد في العقد الملحومة، كما يصعب تحقيق لحام موثوق بين جدار الأنبوب الرقيق وصفيحة الأنبوب السميكة.

يمكن أن تتطلب طريقة اللحام درجات حرارة أعلى من التمدد، ولكن تحت تأثير الإجهاد الدوري ذي درجة الحرارة العالية، يكون اللحام عرضة جدًا لشقوق التعب، وفجوات الأنابيب وثقوبها، وعند تعرضه لعوامل تآكل، يُسرّع ذلك تلف المفصل. لذلك، تُستخدم وصلات اللحام والتمدد معًا. هذا لا يُحسّن فقط مقاومة التعب للمفصل، بل يُقلل أيضًا من احتمالية تآكل الشقوق، وبالتالي يدوم لفترة أطول بكثير من استخدام اللحام وحده.

لا يوجد معيار موحد فيما يتعلق بالحالات المناسبة لتنفيذ اللحام ووصلات التمدد والطرق المتبعة. عادةً، عندما تكون درجة الحرارة غير مرتفعة جدًا، ولكن الضغط مرتفعًا جدًا، أو يكون الوسط سهل التسرب، يُستخدم لحام التمدد والختم القوي (يُقصد بلحام الختم ببساطة منع التسرب وتنفيذ اللحام، ولا يضمن المتانة).

عند ارتفاع الضغط ودرجة الحرارة، يُستخدم لحام القوة وتمدد المعجون (يُستخدم لحام القوة حتى في حالة اللحام المُحكم، ولكن لضمان قوة شد عالية للمفصل، وعادةً ما يُشير إلى أن قوة اللحام تُعادل قوة الأنبوب تحت الحمل المحوري أثناء اللحام). يتمثل دور التمدد بشكل أساسي في القضاء على تآكل الشقوق وتحسين مقاومة اللحام للتعب. تم تحديد الأبعاد الهيكلية المحددة للمعيار (GB/T151)، ولن نتطرق إلى التفاصيل هنا.

بالنسبة لمتطلبات خشونة سطح ثقب الأنبوب:

أ، عند لحام أنبوب المبادل الحراري ولوحة الأنبوب، فإن قيمة خشونة سطح الأنبوب Ra لا تكون أكبر من 35uM.

ب، أنبوب المبادل الحراري الفردي ولوحة الأنبوب، وقيمة خشونة سطح ثقب الأنبوب Ra ليست أكبر من 12.5uM اتصال التوسع، يجب ألا يؤثر سطح ثقب الأنبوب على إحكام توسع العيوب، مثل من خلال التسجيل الطولي أو الحلزوني.