Η κάμψη του πεδίου που έστρεψε
Ένας τεχνικός πεδίου που δρομολογεί έναν σωλήνα εναλλάκτη θερμότητας PTFE γύρω από μια δοκό στήριξης δεξαμενής λυγίζει τον σωλήνα με το χέρι σε μια ακτίνα που φαίνεται λογική. Ο σωλήνας φαίνεται να δέχεται την κάμψη χωρίς να ραγίσει. Τρεις μήνες αργότερα, ο σωλήνας σε αυτήν την κάμψη έχει ισοπεδωθεί σε μια οβάλ διατομή-. Η ροή ατμού είναι περιορισμένη. Ο σωλήνας πρέπει να αντικατασταθεί.
Το σφάλμα ήταν η κάμψη του PTFE κάτω από την ελάχιστη ακτίνα κάμψης του. Σε αντίθεση με τους μεταλλικούς σωλήνες, οι οποίοι υποχωρούν πλαστικά σε μια καλά καθορισμένη γωνία κάμψης, το PTFE μπορεί να λυγίσει σε εκπληκτικά σφιχτές ακτίνες χωρίς άμεση ορατή ζημιά. Οι πολυμερείς αλυσίδες επαναπροσανατολίζονται. Ο σωλήνας φαίνεται αποδεκτός. Αλλά το εξωτερικό τοίχωμα της κάμψης είναι σε τάση πέρα από το όριο ελαστικότητας του υλικού. Με την πάροδο του χρόνου σε υψηλή θερμοκρασία, το τεντωμένο πολυμερές σέρνεται, το τοίχωμα λεπταίνει και ο σωλήνας ωοειδοποιείται.
Η ελάχιστη ακτίνα κάμψης για τη σωλήνωση εναλλάκτη θερμότητας PTFE δεν είναι η ακτίνα στην οποία ο σωλήνας συστρέφεται αμέσως. Είναι η ακτίνα στην οποία ο μακροπρόθεσμος ερπυσμός και η ωογένεση παραμένουν εντός αποδεκτών ορίων για τη διάρκεια ζωής.
Το καθεστώς Elastic vs. Plastic Bend
Όταν ένας σωλήνας κάμπτεται, το εξωτερικό τοίχωμα τεντώνεται σε τάση και το εσωτερικό τοίχωμα συμπιέζει. Η τάση στην εξωτερική επιφάνεια είναι: ε=r / R, όπου r είναι η εξωτερική ακτίνα του σωλήνα και R είναι η ακτίνα της κεντρικής γραμμής κάμψης.
Το PTFE έχει ελαστική οριακή καταπόνηση περίπου 2-3% σε θερμοκρασία δωματίου και 1-2% στους 120 βαθμούς. Η κάμψη σε τάσεις κάτω από αυτό το όριο προκαλεί πλήρως ελαστική παραμόρφωση - ο σωλήνας επιστρέφει στην ευθεία όταν απελευθερωθεί. Η κάμψη σε παραμορφώσεις πάνω από αυτό το όριο προκαλεί μόνιμη παραμόρφωση. Οι αλυσίδες πολυμερούς έχουν τεντωθεί πέρα από την ελαστική τους ικανότητα ανάκτησης.
Η ελάχιστη ασφαλής ακτίνα κάμψης υπολογίζεται για να διατηρείται η τάση της εξωτερικής ίνας εντός του ορίου ελαστικότητας στη μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας. Αυτό διασφαλίζει ότι η κάμψη δεν ωοειδοποιείται προοδευτικά με την πάροδο του χρόνου.
Για σωλήνες PTFE OD 10mm, η εξωτερική ακτίνα r του σωλήνα είναι 5mm. Για να περιοριστεί η καταπόνηση στο 2% στις 120 μοίρες, η ελάχιστη ακτίνα κάμψης R=r / ε=5 / 0.02=250mm. Για σωλήνες OD 8 mm, r=4mm και R=4 / 0.02=200mm.
Πίνακας 1: Προτεινόμενες ελάχιστες ακτίνες κάμψης για σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας PTFE
| Σωλήνας OD (mm) | Πάχος τοίχου (mm) | Ελάχιστη ακτίνα κάμψης στις 20 μοίρες (mm) | Ελάχιστη ακτίνα κάμψης στις 120 μοίρες (mm) | Πολλαπλασιαστής σωλήνα OD (στις 120 μοίρες) | Σημειώσεις |
|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 0.8 | 90 | 150 | 25× | Οι σφιχτές κάμψεις απαιτούν στήριξη του άξονα κατά την κάμψη |
| 8 | 1.0 | 120 | 200 | 25× | Τυπική ακτίνα κάμψης πεδίου |
| 10 | 1.0 | 150 | 250 | 25× | Χρησιμοποιήστε ελατήριο κάμψης ή φόρμα για συνοχή |
| 10 | 1.2 | 160 | 260 | 26× | Το παχύτερο τοίχωμα αυξάνει ελαφρώς την απαιτούμενη ακτίνα |
| 12 | 1.0 | 180 | 300 | 25× | Η μεγαλύτερη διάμετρος απαιτεί φυσικά μεγαλύτερη ακτίνα |
| 12 | 1.5 | 200 | 320 | 27× | Το παχύ τοίχωμα αυξάνει την απαιτούμενη ακτίνα |
Η επίδραση της θερμικής ανάκτησης
Το PTFE έχει μια χρήσιμη ιδιότητα για κάμψη πεδίου: τη θερμική ανάκτηση. Εάν ένας σωλήνας είναι λυγισμένος κρύος σε μια ακτίνα ελαφρώς πιο σφιχτή από τη συνιστώμενη ελάχιστη, η θέρμανση του στους 120-150 βαθμούς επιτρέπει στις αλυσίδες πολυμερούς να χαλαρώσουν. Η εσωτερική πίεση από την κάμψη εξαφανίζεται μερικώς. Ο σωλήνας διατηρεί το λυγισμένο του σχήμα αλλά με μειωμένη υπολειμματική τάση.
Αυτή η τεχνική επιτρέπει κάμψεις πεδίου σε ακτίνες περίπου 20-30% πιο σφιχτές από την ελάχιστη κρύα-κάμψη, υπό την προϋπόθεση ότι ο σωλήνας στη συνέχεια θερμαίνεται-με την κυκλοφορία του ατμού μέσω του σε χαμηλή πίεση πριν τον τεθεί σε πλήρη λειτουργία. Η διαδικασία θέρμανσης πρέπει να τεκμηριώνεται στις οδηγίες εγκατάστασης.
Απαιτήσεις εργαλείων κάμψης
Η μη υποστηριζόμενη κάμψη των χεριών παράγει ασυνεπείς ακτίνες και κινδυνεύει να συστραφεί τοπικά. Ένα ελατήριο κάμψης-ένα σπειροειδές ελατήριο που γλιστρά πάνω από το σωλήνα OD-παρέχει εξωτερική στήριξη και αποτρέπει την ωοληψία κατά την κάμψη. Μια μορφή κάμψης-ένα διαμορφωμένο μπλοκ με την επιθυμητή ακτίνα-παρέχει μια σταθερή γεωμετρία κάμψης.
Για εγκαταστάσεις πεδίου όπου απαιτούνται πολλαπλές πανομοιότυπες κάμψεις, δικαιολογείται ένα απλό εξάρτημα κάμψης. Το εξάρτημα διασφαλίζει ότι κάθε κάμψη πληροί την απαίτηση ελάχιστης ακτίνας και παράγει σταθερή πτώση πίεσης στα ίδια κυκλώματα σωλήνων.
Περίληψη
Η ελάχιστη ακτίνα κάμψης για σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας PTFE είναι 25 φορές την εξωτερική διάμετρος του σωλήνα για κρύα κάμψη στις 20 μοίρες και 25-27 φορές για κάμψη στις 120 μοίρες. Αυτό διατηρεί την καταπόνηση της εξωτερικής ίνας εντός του ορίου ελαστικότητας 2%, αποτρέποντας τη μακροχρόνια ωοειδοποίηση ερπυσμού και τον περιορισμό της ροής.
Η θερμική ανάκτηση μετά από ψυχρή κάμψη επιτρέπει ελαφρώς πιο σφιχτές ακτίνες με μια ελεγχόμενη διαδικασία ρύθμισης θερμότητας-. Τα ελατήρια ή οι φόρμες που κάμπτονται εξασφαλίζουν σταθερές, τσακισμένες-ελεύθερες κάμψεις κατά την εγκατάσταση στο πεδίο.
Τεχνικές προδιαγραφές για τις διαδικασίες κάμψης σωλήνων PTFE και τα κριτήρια αποδοχής είναι διαθέσιμα με την υποβολή των διαστάσεων του σωλήνα, της θερμοκρασίας λειτουργίας, των περιορισμών χώρου εγκατάστασης και των απαιτούμενων γεωμετριών κάμψης.
