ट्यूब सपोर्ट प्लेटों की संख्या पीटीएफई हीट एक्सचेंजर बंडल की प्राकृतिक आवृत्ति को कैसे प्रभावित करती है?

कंपन समस्या

PTFE हीट एक्सचेंजर ट्यूब लचीले होते हैं। उनका कम लोचदार मापांक (स्टील के लिए 0.5 जीपीए बनाम {{2%) जीपीए) का मतलब है कि वे किसी दिए गए भार के तहत अधिक विक्षेपित होते हैं और समान आयामों के धातु ट्यूबों की तुलना में कम प्राकृतिक आवृत्तियों होते हैं। निचली प्राकृतिक आवृत्तियाँ उन्हें प्रक्रिया टैंकों में सामान्य उत्तेजना आवृत्तियों के करीब लाती हैं {{4}आंदोलनकारी ब्लेड -पासिंग आवृत्तियों (2-10 हर्ट्ज), पंप वेन-पासिंग आवृत्तियों (20-100 हर्ट्ज), और प्रवाह अशांति (ब्रॉडबैंड)।

यदि किसी ट्यूब की प्राकृतिक आवृत्ति उत्तेजना आवृत्ति के साथ मेल खाती है, तो अनुनाद उत्पन्न होता है। ट्यूब बड़े आयाम के साथ कंपन करती है, आसन्न ट्यूबों को प्रभावित करती है या सपोर्ट प्लेट संपर्क बिंदुओं पर घिसाव करती है। कंपन थकान क्षति को तेज करता है और समय से पहले ट्यूब विफलता का कारण बन सकता है।

सपोर्ट प्लेटों की संख्या {{0}जो सपोर्ट के बीच असमर्थित अवधि की लंबाई निर्धारित करती है{{1}ट्यूब की प्राकृतिक आवृत्ति को नियंत्रित करने वाला प्राथमिक डिज़ाइन चर है। अधिक समर्थन का मतलब है कम अवधि, उच्च प्राकृतिक आवृत्तियाँ और अनुनाद का कम जोखिम।

प्राकृतिक आवृत्ति गणना

दो समर्थनों के बीच एकल {{0}स्पैन ट्यूब की प्राकृतिक आवृत्ति है: f_n=(π / 2L²) × √(EI / m), जहां L समर्थनों के बीच की अवधि की लंबाई है, E ऑपरेटिंग तापमान पर PTFE का फ्लेक्सुरल मापांक है, I ट्यूब क्रॉस अनुभाग की जड़ता का क्षेत्र क्षण है, और m ट्यूब की प्रति इकाई लंबाई का द्रव्यमान है (निहित भाप / घनीभूत सहित)।

आवृत्ति स्पान लंबाई के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होती है। स्पैन की लंबाई आधी करने (समर्थन की संख्या दोगुनी करने) से प्राकृतिक आवृत्ति चौगुनी हो जाती है। यह मजबूत निर्भरता कंपन नियंत्रण के लिए सपोर्ट स्पेसिंग को सबसे प्रभावी डिज़ाइन टूल बनाती है।

80 डिग्री (ई ≈ 300 एमपीए) पर 10 मिमी ओडी × 1 मिमी दीवार पीटीएफई ट्यूब के लिए, विभिन्न स्पैन लंबाई के लिए प्राकृतिक आवृत्ति है:

अनुनाद परिहार मानदंड

अनुनाद से बचने के लिए, ट्यूब की प्राकृतिक आवृत्ति उच्चतम अपेक्षित उत्तेजना आवृत्ति से कम से कम 20% ऊपर होनी चाहिए, या सबसे कम अपेक्षित उत्तेजना आवृत्ति से कम से कम 20% नीचे होनी चाहिए। एक आंदोलनकारी ब्लेड के साथ एक विशिष्ट उत्तेजित टैंक के लिए -8 हर्ट्ज की पासिंग आवृत्ति और 40-60 हर्ट्ज की पंप वेन-पासिंग आवृत्ति, ट्यूब की प्राकृतिक आवृत्ति या तो 2.4 हर्ट्ज से नीचे (अधिकांश स्पैन के लिए अव्यावहारिक) या 72 हर्ट्ज से ऊपर होनी चाहिए।

72 हर्ट्ज से ऊपर की प्राकृतिक आवृत्ति प्राप्त करने के लिए 3-मीटर ट्यूब के लिए 10 समर्थन प्लेटों के अनुरूप लगभग 280 मिमी या उससे कम की स्पैन लंबाई की आवश्यकता होती है। यह एक रूढ़िवादी डिज़ाइन है जो सभी विशिष्ट उत्तेजना स्रोतों को प्रतिरक्षा प्रदान करता है।

यदि आंदोलनकारी और पंप आवृत्तियों को अच्छी तरह से चित्रित और नियंत्रित किया जाता है, तो एक कम रूढ़िवादी डिजाइन स्वीकार्य हो सकता है। यदि आंदोलनकारी 32 हर्ट्ज से नीचे और पंप 32 हर्ट्ज से नीचे (पंपों के लिए विशिष्ट नहीं) संचालित होता है, तो 375 मिमी (7 समर्थन, प्राकृतिक आवृत्ति 40 हर्ट्ज) की अवधि पर्याप्त है।

व्यावहारिक समर्थन सीमा

प्रत्येक सपोर्ट प्लेट लागत बढ़ाती है, टैंक की मात्रा घेरती है, और शेल की तरफ दबाव में कमी लाती है। समर्थनों की संख्या की एक व्यावहारिक सीमा है। अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए, 3-मीटर ट्यूब (स्पैन 300-500 मिमी) के लिए 5-9 समर्थन प्लेटें अत्यधिक लागत के बिना पर्याप्त कंपन प्रतिरोध प्रदान करती हैं। सटीक संख्या विशिष्ट उत्तेजना वातावरण द्वारा निर्धारित की जाती है।

सारांश

The number of support plates determines the tube natural frequency, which must be separated from the excitation frequencies to avoid destructive resonance. A span length of 280mm or less (natural frequency >72 हर्ट्ज़) अधिकांश औद्योगिक उत्तेजना स्रोतों को प्रतिरक्षा प्रदान करता है। उत्तेजित या पंप किए गए सिस्टम में पीटीएफई हीट एक्सचेंजर की विश्वसनीयता के लिए सपोर्ट प्लेट काउंट एक महत्वपूर्ण डिज़ाइन पैरामीटर है।

पीटीएफई ट्यूब बंडल कंपन विश्लेषण के लिए इंजीनियरिंग समर्थन ट्यूब आयाम, ट्यूब लंबाई, आंदोलनकारी और पंप विनिर्देशों और ऑपरेटिंग तापमान प्रस्तुत करने पर उपलब्ध है।