𝐄𝐱𝐩𝐚𝐧𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐁𝐞𝐥𝐥𝐨𝐰𝐬 trong bộ trao đổi nhiệt
𝐄𝐱𝐩𝐚𝐧𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐁𝐞𝐥𝐥𝐨𝐰𝐬 giãn nở trong bộ trao đổi nhiệt là các thành phần linh hoạt, sóng được thiết kế để hấp thụ sự giãn nở nhiệt chênh lệch giữa vỏ và ống, đây là một vấn đề phổ biến trong các thiết bị trao đổi nhiệt vỏ và ống, đặc biệt là những thiết bị có tấm ống cố định. Chúng giúp ngăn ngừa ứng suất quá mức, vênh hoặc biến dạng của ống, vỏ hoặc tấm ống do chênh lệch nhiệt độ trong quá trình hoạt động.
Mục đích và chức năng:
-
: Ống thổi giãn nở phù hợp với sự giãn nở hoặc nén trục tương đối giữa vỏ và ống do giãn nở hoặc co nhiệt.
-
: Bằng cách hấp thụ sự giãn nở vi sai, chúng làm giảm ứng suất uốn, kéo và nén trong các tấm ống, ống và vỏ, do đó bảo vệ các mối nối và duy trì tính toàn vẹn của cấu trúc.
-
: Mặc dù linh hoạt, ống thổi vẫn duy trì khả năng ngăn chặn áp suất và ngăn chặn rò rỉ chất lỏng xử lý.
Các loại ống thổi mở rộng:
-
𝐄𝐱𝐩𝐚𝐧𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐁𝐞𝐥𝐥𝐨𝐰𝐬 thành dày (Khe co giãn): Được làm từ các tấm dày hơn tương tự như vật liệu vỏ, được sử dụng ở những nơi dự kiến chuyển động trục nhỏ hơn. Chúng bền và được thiết kế theo tiêu chuẩn TEMA và ASME.
-
: Được làm từ thép mỏng, thường là thép không gỉ hoặc Incoloy, các tấm có nhiều tích chập để linh hoạt hơn. Được sử dụng ở những nơi xảy ra chuyển động trục lớn hơn, chẳng hạn như trong đầu nổi hoặc bộ trao đổi tấm ống cố định có sự chênh lệch nhiệt độ đáng kể. Được thiết kế theo mã EJMA và ASME.
Cân nhắc thiết kế:
-
𝐄𝐱𝐩𝐚𝐧𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐁𝐞𝐥𝐥𝐨𝐰𝐬 phải được thiết kế để chịu được áp suất hoạt động và điều kiện nhiệt độ, đồng thời tốc độ lò xo của chúng được phân tích thông qua Phân tích phần tử hữu hạn (FEA) để tối ưu hóa hiệu suất.
-
𝐄𝐱𝐩𝐚𝐧𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐁𝐞𝐥𝐥𝐨𝐰𝐬 mỏng cần được bảo vệ (ví dụ: tấm che kim loại) do chúng dễ bị hư hỏng trong quá trình bảo dưỡng.
-
Lựa chọn vật liệu phụ thuộc vào khả năng chống ăn mòn, độ bền và nhu cầu linh hoạt; Hợp kim 625 và thép không gỉ là những lựa chọn phổ biến.
Các lựa chọn thay thế và bối cảnh:
-
Trong một số trường hợp, có thể tránh ống thổi giãn nở bằng cách sử dụng các thiết kế bộ trao đổi nhiệt khác nhau như ống chữ U hoặc loại đầu nổi, hoặc bằng cách kết hợp luyện kim và điều chỉnh cấu hình dòng chảy, nhưng những lựa chọn thay thế này có những hạn chế riêng.
Tóm lại, 𝐄𝐱𝐩𝐚𝐧𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐁𝐞𝐥𝐥𝐨𝐰𝐬 là thành phần quan trọng trong bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống để quản lý sự khác biệt giãn nở nhiệt, bảo vệ thiết bị khỏi ứng suất cơ học và đảm bảo hoạt động đáng tin cậy lâu dài trong các điều kiện nhiệt độ và áp suất khác nhau.
𝐄𝐱𝐩𝐚𝐧𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐁𝐞𝐥𝐥𝐨𝐰𝐬 𝐢𝐧 𝐇𝐞𝐚𝐭 𝐄𝐱𝐜𝐡𝐚𝐧𝐠𝐞𝐫𝐬
𝐄𝐱𝐩𝐚𝐧𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐁𝐞𝐥𝐥𝐨𝐰𝐬 là thành phần thiết yếu trong nhiều Bộ trao đổi nhiệt vỏ & ống, đặc biệt là khi có sự chênh lệch đáng kể về nhiệt độ hoạt động giữa các mặt vỏ và ống. Sau đây là lời giải thích đơn giản và thiết thực về tầm quan trọng và ứng dụng của chúng:
1. 𝐄𝐱𝐩𝐚𝐧𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐁𝐞𝐥𝐥𝐨𝐰𝐬 là một bộ phận nhỏ gọn, linh hoạt với các đường cong được thiết kế đặc biệt. Nó giúp điều chỉnh chuyển động khác biệt giữa vỏ và ống trong bộ trao đổi nhiệt.
2. Các 𝐄𝐱𝐩𝐚𝐧𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐁𝐞𝐥𝐥𝐨𝐰𝐬 này được thiết kế để xử lý cả các biến thể áp suất và nhiệt độ xảy ra trong nhiều điều kiện hoạt động khác nhau.
3. Một trong những tính năng quan trọng nhất của 𝐄𝐱𝐩𝐚𝐧𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐁𝐞𝐥𝐥𝐨𝐰𝐬 là chúng được thiết kế để chịu được các chu kỳ mỏi, đảm bảo độ tin cậy lâu dài của thiết bị.
4. 𝐄𝐱𝐩𝐚𝐧𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐁𝐞𝐥𝐥𝐨𝐰𝐬 giãn nở chủ yếu được phân loại thành hai loại:
• 𝐄𝐱𝐩𝐚𝐧𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐁𝐞𝐥𝐥𝐨𝐰𝐬 thành dày
• 𝐄𝐱𝐩𝐚𝐧𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐁𝐞𝐥𝐥𝐨𝐰𝐬 thành mỏng
5. 𝐄𝐱𝐩𝐚𝐧𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐁𝐞𝐥𝐥𝐨𝐰𝐬 thành dày, còn được gọi là Khớp giãn nở, được sử dụng ở mặt vỏ của Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm ống cố định, nơi chỉ có một lượng nhỏ độ giãn nở dọc trục được mong đợi.
6. Những 𝐄𝐱𝐩𝐚𝐧𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐁𝐞𝐥𝐥𝐨𝐰𝐬 thành dày này thường được chế tạo từ cùng một vật liệu và độ dày như vỏ và được thiết kế bằng cách sử dụng các hướng dẫn TEMA và Phụ lục-5 của ASME Sec. VIII Div.1.
7. Mặt khác, 𝐄𝐱𝐩𝐚𝐧𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐁𝐞𝐥𝐥𝐨𝐰𝐬 thành mỏng được sử dụng ở nơi mong đợi chuyển động dọc trục lớn hơn. Chúng linh hoạt hơn và thường được tìm thấy bên trong bộ trao đổi nhiệt dạng tấm ống cố định và đầu nổi.
8. 𝐄𝐱𝐩𝐚𝐧𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐁𝐞𝐥𝐥𝐨𝐰𝐬 thành mỏng thường được làm từ Thép không gỉ hoặc Incoloy và được tạo hình thông qua quá trình tạo hình thủy lực hoặc tạo hình cán. Chúng có thể là một lớp hoặc nhiều lớp để phù hợp với nhu cầu thiết kế.
9. Thiết kế 𝐄𝐱𝐩𝐚𝐧𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐁𝐞𝐥𝐥𝐨𝐰𝐬 thành mỏng tuân theo EJMA (Hiệp hội các nhà sản xuất mối nối giãn nở) và Phụ lục-26 của tiêu chuẩn ASME Sec. VIII Div.1.
10. Trong Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm ống cố định, cả vỏ và ống đều được hàn vào tấm ống. Nếu có sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa các chất lỏng, sự giãn nở chênh lệch có thể gây ra ứng suất bên trong nghiêm trọng.
11. Nếu ống nóng hơn, chúng sẽ cố gắng giãn nở, trong khi vỏ lạnh hơn có thể cố gắng co lại. Điều này gây ra ứng suất uốn trong tấm ống và ứng suất kéo/nén trong ống và vỏ.
12. Sử dụng ống thổi giãn nở giúp giảm các ứng suất này, cải thiện độ an toàn, hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị.
13. Đối với 𝐄𝐱𝐩𝐚𝐧𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐁𝐞𝐥𝐥𝐨𝐰𝐬 thành dày, cần phải có Phân tích phần tử hữu hạn (FEA) theo TEMA để tính toán tốc độ lò xo, trong cả điều kiện bị ăn mòn và không bị ăn mòn.
14. Đối với 𝐄𝐱𝐩𝐚𝐧𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐁𝐞𝐥𝐥𝐨𝐰𝐬 thành mỏng, các phép tính tốc độ lò xo được thực hiện theo EJMA và dữ liệu này được sử dụng trong phân tích tấm ống để đảm bảo thiết kế được tối ưu hóa.
15. Yêu cầu về 𝐄𝐱𝐩𝐚𝐧𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐁𝐞𝐥𝐥𝐨𝐰𝐬 dựa trên các yếu tố thực tế như chênh lệch nhiệt độ, điều kiện khởi động/tắt máy, hoạt động thoát hơi và các điều kiện bất thường khác.
16. Theo nguyên tắc chung – chênh lệch nhiệt độ càng lớn thì nhu cầu về 𝐄𝐱𝐩𝐚𝐧𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐁𝐞𝐥𝐥𝐨𝐰𝐬 càng lớn.
Chia sẻ
Ý kiến bạn đọc (0)