Η ραγισμένη σύνδεση πολλαπλής
Ένας πρόσφατα εγκατεστημένος εναλλάκτης θερμότητας PTFE λειτουργεί για τρεις μήνες χωρίς προβλήματα. Στη συνέχεια, μια πολλαπλή σύνδεση αρχίζει να διαρρέει. Η συντήρηση σφίγγει το εξάρτημα συμπίεσης. Η διαρροή σταματάει προσωρινά. Εβδομάδες αργότερα, εμφανίζεται μια ρωγμή τριχοφυΐας στο σωλήνα PTFE στην επιφάνεια τοποθέτησης. Το πηνίο πρέπει να αφαιρεθεί για επισκευή.
Η ανάλυση αστοχίας δεν βρίσκει χημική αποικοδόμηση. Κανένα συμβάν υπερ-πίεσης. Χωρίς μηχανική κρούση. Η ρωγμή που ξεκίνησε από την τάση θερμικής διαστολής-ο σωλήνας περιορίστηκε να κινηθεί καθώς θερμαινόταν και ψύχθηκε στους καθημερινούς κύκλους λειτουργίας. Η τάση συγκεντρώθηκε στην άκαμπτη πολλαπλή σύνδεση μέχρι να κουραστεί το υλικό.
Αυτή η λειτουργία αποτυχίας μπορεί να αποφευχθεί πλήρως μέσω σωστών πρακτικών εγκατάστασης. Δεν προέρχεται από έλλειψη υλικού, αλλά από παρανόηση του τρόπου με τον οποίο συμπεριφέρεται το PTFE κατά τη θερμική ανακύκλωση.
Το πρόβλημα του άκαμπτου περιορισμού
Το PTFE διαστέλλεται περίπου 0,12 mm ανά μέτρο ανά βαθμό Κελσίου. Ένας σωλήνας 1,5 μέτρου που θερμαίνεται από 20 βαθμούς σε 140 μοίρες μεγαλώνει πάνω από 21 mm. Εάν ο σωλήνας στερεωθεί άκαμπτα και στα δύο άκρα χωρίς να υπάρχει πρόβλεψη για αυτή την κίνηση, η διαστολή μετατρέπεται σε θλιπτική τάση. Το μέγεθος της τάσης προσεγγίζει τη θλιπτική αντοχή του υλικού σε υψηλή θερμοκρασία.
Η υψηλότερη τάση συγκεντρώνεται στο σημείο μέγιστου περιορισμού: η πολλαπλή σύνδεση. Εδώ ο σωλήνας εισέρχεται σε ένα άκαμπτο εξάρτημα προσαρτημένο σε μια σταθερή κεφαλή. Εάν το παρακείμενο τμήμα σωλήνα δεν μπορεί να επεκταθεί ελεύθερα, αναπτύσσεται τάση κάμψης στην όψη του εξαρτήματος. Οι επαναλαμβανόμενοι θερμικοί κύκλοι προκαλούν ρωγμές κόπωσης σε αυτή τη συγκέντρωση τάσης.
Το σφάλμα δεν είναι η χρήση λάθος εξαρτημάτων. Τοποθετεί το σύστημα δρομολόγησης και στήριξης του σωλήνα με τρόπο που αποτρέπει την ελεύθερη θερμική κίνηση. Κάθε άκαμπτος περιορισμός μεταξύ της σύνδεσης πολλαπλής και του πρώτου ελεύθερου σημείου διαστολής είναι μια πιθανή τοποθεσία αστοχίας.
Πίνακας 1: Συνήθη σφάλματα εγκατάστασης θερμικής διαστολής και διορθώσεις
| Σφάλμα εγκατάστασης | Συνέπεια του άγχους | Οπτική ένδειξη | Σωστή Μέθοδος Εγκατάστασης |
|---|---|---|---|
| Ευθύς σωλήνας ανάμεσα σε δύο σταθερές κεφαλές, χωρίς βρόχο επέκτασης | Αξονικό λυγισμό ή κάταγμα προσαρμογής | Υπόκλιση σωλήνα μεταξύ κεφαλίδων. ραγισμένο πρόσωπο που ταιριάζει | Ενσωματώστε βρόχο επέκτασης ή ευέλικτο τμήμα |
| Πρώτος σφιγκτήρας στήριξης πολύ κοντά στην πολλαπλή | Πρόβολος κάμψη στην τοποθέτηση | Ρωγμή στην πρόσοψη του παξιμαδιού ή του σωλήνα προσαρμογής | Πρώτη υποστήριξη στο 50% της κανονικής απόστασης από την κεφαλίδα |
| Σωλήνα λαβής άκαμπτου σφιγκτήρα σφιχτά | Περιορισμένη αξονική διαστολή. τοπική κάμψη | Παραμόρφωση σωλήνα στην άκρη του σφιγκτήρα | Οδηγός με σχισμή με διάκενο 0,5mm για ολίσθηση |
| Πολλαπλές κάμψεις σωλήνα σε μικρή τομή χωρίς ενδιάμεση στήριξη | Σύνθετη τάση κάμψης | Ρωγμές στην εσωτερική ακτίνα των στροφών | Υποστήριξη μεταξύ των στροφών. γενναιόδωρες ακτίνες κάμψης |
| Η πολλαπλή στερεώνεται άκαμπτα ενώ οι σωλήνες είναι ελεύθεροι | Διαφορική τάση κίνησης στις αρθρώσεις της κεφαλής | Διαρροή σε πολλαπλές συνδέσεις ταυτόχρονα | Αφήστε την πολλαπλή να επιπλέει ή εξασφαλίστε ομοιόμορφη συγκράτηση του σωλήνα |
Ο κανόνας της πρώτης απόστασης υποστήριξης
Η απόσταση από τη σύνδεση πολλαπλής στο πρώτο στήριγμα σωλήνα είναι η πιο κρίσιμη διάσταση στην εγκατάσταση εναλλάκτη θερμότητας PTFE. Αυτή η απόσταση πρέπει να είναι αρκετά μικρή ώστε να αποτρέπεται η υπερβολική πίεση κάμψης από το ίδιο-βάρος, αλλά αρκετά μεγάλη ώστε να επιτρέπει στον σωλήνα να διαστέλλεται και να συστέλλεται ελεύθερα χωρίς να επιβάλλεται μεγάλη τάση κάμψης στο εξάρτημα.
Ο τυπικός κανόνας: η πρώτη απόσταση στήριξης πρέπει να είναι η μισή από την κανονική απόσταση στήριξης που χρησιμοποιείται για την υπόλοιπη διαδρομή του σωλήνα. Για έναν οριζόντιο εναλλάκτη θερμότητας PTFE που λειτουργεί στις 120 μοίρες με σωλήνωση OD 10 mm, η κανονική απόσταση στήριξης είναι 300 mm. Το πρώτο στήριγμα πρέπει να απέχει 150 mm από την όψη της πολλαπλής.
Αυτή η μειωμένη απόσταση περιορίζει τη ροπή κάμψης του προβόλου στο εξάρτημα, ενώ παρέχει επαρκές ελεύθερο μήκος για θερμική κίνηση. Ο σωλήνας μεταξύ της πολλαπλής και του πρώτου στηρίγματος μπορεί να λυγίσει ελαφρώς υπό συμπίεση, απορροφώντας τη διαστολή χωρίς να-υπάρχει υπερβολική πίεση στη σύνδεση.
Ενσωμάτωση βρόχου επέκτασης
Για διαδρομές σωλήνων μεγαλύτερο από 1 μέτρο μεταξύ σταθερών σημείων, ένας βρόχος επέκτασης είναι υποχρεωτικός. Ο βρόχος είναι μια κάμψη σε σχήμα U- στη διαδρομή του σωλήνα που κάμπτεται για να απορροφήσει τις μεταβολές του θερμικού μήκους. Οι διαστάσεις του βρόχου εξαρτώνται από την αναμενόμενη διαστολή, τη διάμετρο του σωλήνα και την επιτρεπόμενη τάση κάμψης.
Ένας σωστά σχεδιασμένος βρόχος διαστολής μετατρέπει την αξονική διαστολή σε κάμψη που παραμένει εντός του ορίου ελαστικότητας του υλικού. Ο βρόχος πρέπει να βρίσκεται στο μέσο της διαδρομής του σωλήνα. Τα στηρίγματα εκατέρωθεν του βρόχου πρέπει να επιτρέπουν την ελεύθερη κίνηση προς την κατεύθυνση διαστολής ενώ συγκρατούν την πλευρική κίνηση.
Για συμπαγείς εγκαταστάσεις όπου οι βρόχοι πλήρους διαστολής δεν μπορούν να χωρέσουν, οι διαμορφώσεις σπειροειδούς ή πηνίου παρέχουν εγγενή ικανότητα επέκτασης. Ο τυλιγμένος σωλήνας λειτουργεί ως ελατήριο, απορροφώντας τις αλλαγές μήκους μέσω ελαφρών αλλαγών στη διάμετρο του πηνίου.
Περίληψη
Η τάση θερμικής διαστολής στις συνδέσεις πολλαπλών εναλλάκτη θερμότητας PTFE οφείλεται σε σφάλματα εγκατάστασης που περιορίζουν τον σωλήνα από την ελεύθερη κίνηση. Οι άκαμπτες στερεώσεις, η λανθασμένη τοποθέτηση στηρίγματος και η απουσία βρόχων διαστολής συγκεντρώνουν την τάση στην επιφάνεια σύνδεσης, οδηγώντας σε ρωγμές λόγω κόπωσης.
Η σωστή εγκατάσταση παρέχει ελεγχόμενη ελευθερία για θερμική κίνηση. Το πρώτο στήριγμα τοποθετείται στο μισό της κανονικής απόστασης από την πολλαπλή. Οι βρόχοι επέκτασης απορροφούν τις αλλαγές μήκους σε μεγαλύτερες διαδρομές. Τα στηρίγματα οδηγών με σχισμή επιτρέπουν την αξονική ολίσθηση ενώ αποτρέπουν την πλευρική μετατόπιση.
Οδηγίες εγκατάστασης και αναθεώρηση μηχανικής για συγκεκριμένες διαμορφώσεις εναλλάκτη θερμότητας PTFE είναι διαθέσιμες με την υποβολή των σχεδίων δρομολόγησης σωλήνων, του εύρους θερμοκρασίας λειτουργίας, των διαστάσεων του σωλήνα και των λεπτομερειών σύνδεσης πολλαπλής.
