Lämmönvaihtimen tiivisteiden tiivistysmekanismin täydellinen selitys: kosketuspaineen jakautumisesta vuotokanavan estämiseen

1. Tiivistysmekanismin perusteoria

Tiivistysmekanismin fyysinen perusta

Kontaktipaineteoria

Tiivisteiden tiivistyksen ydin on luoda riittävä kosketusjännitys keskipainon korvaamiseksi

Pienin tehokas tiivistyspaine (Y -kerroin): tiivisteen vähimmäispuristusjännitys tiivistysvaikutuksen aloittamiseksi

Tiivistekerroin (m): tiivisteen ylläpitämiseksi tarvittava kosketuspaineen suhde keskipitkään (ASME PCC-1 -standardi Suositeltu arvo)

Pintavuorovaikutus

Todellisen kosketusalueen osuus on vain 5-15% ilmeisestä kosketusalueesta (Wickers-karkea pintateoria)

Mikrotiiviste saavutetaan täyttämällä pintakourut plastisen muodonmuutoksen kautta

Pinnan karheutta RA tulisi ohjata 3,2-6,3 μm: llä (ISO 4288 -standardi)

Kosketuspaineen jakautumisominaisuudet

Kolmiulotteinen painekenttämuodostus

Laipan pultin kuormituksen tuottama makroskooppinen paineen jakautuminen

Paikallinen kosketuspaineen huippu (jopa 2-3-kertainen keskimääräinen paine)

Reunavaikutus: Laipan ulkoreunan 15%: n painevaimennus saavuttaa 40%

Vuotokanavan estomekanismi

Monimuotoinen tiivistysperiaate

Makroskooppinen asteikko: Laippa-gasket-järjestelmä muodostaa mekaanisen esteen

Mikroskooppinen asteikko: Tiivistemateriaali täyttää pintavirheet (＞ 90% vuotoista tapahtuu 10 μm: n tason pintavirheissä)

Molekyyliasteikko: Polymeeriketjujen läpäisyn estäminen (erityisen kriittinen kaasumolekyyleille)

Dynaaminen tiivistysprosessi

Alkuperäinen puristusvaihe: tiivisteen paksuus laskee 20-30%

Stressin rentoutumisvaihe: 15-25% esikuormitushäviö 8 ensimmäisen tunnin aikana

Työvaihe: täytyy tavata: P_Contact ≥ M × P_Media ΔP_Thermal

2. Lämmönvaihtimen tiivisteen toimintaperiaate

Perustiiviste periaate

Joustava muodonmuutos ja kosketuspaine

Tiiviste läpäisee elastisen tai plastisen muodonmuutoksen pultin esilatauksen vaikutuksesta, joka täyttää mikroskooppisen epätasaisuuden laippojen tai levyjen välillä (pinnan karheus vaatii yleensä RA≤3,2 μm).

Muodostuu paikallinen korkeapaineinen kosketuspinta-ala (metalli tiivisteet voivat saavuttaa 200-500MPA, ei-metallitiivisteet 50-150MPA), joka estää keskipitkän tunkeutumispolun.

Pintasidosmekanismi

Mikroskooppinen taso: Tiivistemateriaalien (kuten grafiitti, PTFE) joustavuus tekee pinnan karheushuippuista sopeutumaan yhteen, eliminoimalla vuotokanavat> 5 μm.

Makroskooppinen taso: Tiivisteaste (kuten aaltomuoto, hampaiden muoto) kompensoi laipan rinnakkaisuuden poikkeaman geometrisen muodonmuutoksen kautta (kompensointimäärä on yleensä 0,05-0,2 mm).

Mukautuvuus dynaamisissa työolosuhteissa

Lämpöjakson kompensointi

Tiivisteellä on oltava palautuneen suorituskyky (ASTM F36 -standardi vaatii ≥40%: n palautumisnopeutta) laipan lämpölaajennuseron kompensoimiseksi.

Painevaihtelu sopeutuminen

Kun sisäinen paine nousee, keskipaine vaikuttaa tiivisteen sisäreunaan muodostaen itsehallintavaikutuksen (metallihaavan tiivisteen itse tarkistava kerroin m = 2,5-3,0).

Tärinän työolot

Fressingin vastainen kulutuksen suunnittelu (kuten PTFE-pinnoite) voi vähentää värähtelyn aiheuttaman tiivistyspinnan kulumista.

3. Lämmönvaihtimen tiiviste Faq

• Q1: Mitkä ovat lämmönvaihtimen tiivisteiden päätyypit?

Lämmönvaihtimen tiivisteet jaetaan pääasiassa kolmeen luokkaan:

Ei-metalliset tiivisteet: kuten nitriilikumit (NBR), EPDM, Fluororubber jne., Sopivat keski- ja matalaan lämpötilaan (-50 ℃ ~ 200 ℃)

Metalli tiivisteet: Sisältää kuparihiitokset, ruostumattomasta teräksestä valmistetut hammaspaidat jne., Kestävät korkean lämpötilan ja korkean paineiden kestävät (jopa 800 ℃/25mPa)

Puolimetalliset tiivisteet: kuten metallihaavan tiivisteet (grafiitti ruostumattomasta teräksestä valmistetut nauhat), joilla on sekä joustavuus että lujuus ja jotka sopivat lämpöympäristöihin

• Q2: Mikä rooli tiivisteellä on lämmönvaihtimessa?

Tiivisteet toteuttavat pääasiassa neljä toimintoa:

Tiivistys: Estä kuumia ja kylmiä nesteitä sekoittamasta tai vuotamasta

Painepuskurointi: Kompensoi laippojen/levyjen välinen kokoonpanon jännitys

Keskikokoinen eristys: Laajenna vuotoreitti rakennesuunnittelun kautta

Tärinän imeytyminen: Vähennä mikro-liikkeen kuluminen laitteiden käytön aikana

• Q3: Kuinka arvioida, onko tiiviste vaihdettava?

Tiiviste tulisi vaihtaa, kun seuraavat olosuhteet esiintyvät:

Pakkauksen pysyvä muodonmuutos> 25%

Pintahalkeamat tai kemialliset korroosiokuopat (syvyys> 0,2 mm)

Palautumisaste lämpöpyöräilyn jälkeen <30%

Mitattu vuotoprosentti> 3 -kertainen vakioarvo