बार-बार स्टार्ट-स्टॉप ऑपरेशन से यांत्रिक तनाव
एक हीट एक्सचेंजर जो ठंडे परिवेश की स्थितियों से गर्म प्रक्रिया के तापमान में प्रति दिन कई बार संक्रमण करता है, लगातार काम करने वाले की तुलना में काफी अधिक यांत्रिक तनाव का अनुभव करता है। थर्मल साइक्लिंग से जुड़ा बार-बार होने वाला विस्तार और संकुचन धीरे-धीरे जोड़ों को कमजोर कर सकता है, सीलिंग सतहों को विकृत कर सकता है और कनेक्शन बिंदुओं पर थकान पैदा कर सकता है। इसलिए यांत्रिक डिज़ाइन को प्राथमिक मानदंड के रूप में साइकिलिंग स्थायित्व के साथ चुना जाना चाहिए।
इंजीनियरों के लिए यह एक केंद्रीय विचार हैपीटीएफई एक्सचेंजर आंतरायिक थर्मल साइक्लिंग का चयन करेंकर्तव्य विन्यास.
हीट एक्सचेंजर्स में थर्मल साइक्लिंग और विफलता तंत्र
थर्मल साइकलिंग ट्यूब, ट्यूबशीट और शेल घटकों के बीच वैकल्पिक विस्तार और संकुचन का परिचय देती है। जब ये घटक अलग-अलग दरों पर विस्तारित होते हैं या यांत्रिक रूप से बाधित होते हैं, तो चक्रीय तनाव ट्यूब से {{1} से ट्यूबशीट जोड़ों में स्थानांतरित हो जाता है।
समय के साथ, इसका परिणाम यह हो सकता है:
बार-बार यांत्रिक लोडिंग के कारण ट्यूब जोड़ों का ढीला होना
तनाव सांद्रण बिंदुओं पर सूक्ष्म - दरार का निर्माण
उच्च चक्र गणना के तहत प्रगतिशील थकान विफलता
तापमान और दबाव के तहत पीटीएफई रेंगने के कारण सील में छूट
फिक्स्ड ट्यूबशीट डिज़ाइन विशेष रूप से अतिसंवेदनशील होते हैं क्योंकि ट्यूब बंडल के दोनों सिरों पर कठोर एंकरिंग द्वारा थर्मल विस्तार का सीधे विरोध किया जाता है।
थर्मल विस्तार प्रबंधन के लिए डिज़ाइन समाधान
थकान के प्रभाव को कम करने के लिए, लचीली ट्यूब बंडल कॉन्फ़िगरेशन आमतौर पर लागू की जाती है।
यू-ट्यूब कॉन्फ़िगरेशन
एयू-ट्यूब बंडल प्रत्येक ट्यूब को उसके घुमावदार रिटर्न पथ के साथ स्वतंत्र रूप से विस्तार और अनुबंध करने की अनुमति देता है। यह ज्यामिति ट्यूबशीट पर अत्यधिक तनाव संचारित किए बिना थर्मल विस्तार अंतर को स्वाभाविक रूप से अवशोषित करती है।
फ़्लोटिंग हेड डिज़ाइन
एक फ्लोटिंग हेड एक्सचेंजर ट्यूब बंडल के एक छोर को शेल से स्वतंत्र रूप से स्थानांतरित करने की अनुमति देता है। यह थर्मल विस्तार बलों को अलग करता है और ट्यूब से {{1} से ट्यूबशीट इंटरफ़ेस पर तनाव को काफी कम करता है।
दोनों डिज़ाइन निश्चित ट्यूबशीट व्यवस्था की तुलना में चक्रीय संचालन के प्रति काफी अधिक सहिष्णु हैं।
पीटीएफई-विशिष्ट यांत्रिक विचार
पीटीएफई ट्यूब बंडल धातु प्रणालियों की तुलना में अतिरिक्त लचीलापन प्रदान करते हैं, लेकिन ट्यूब-से-ट्यूबशीट इंटरफ़ेस महत्वपूर्ण यांत्रिक सीमा बना हुआ है। बार-बार होने वाले थर्मल चक्रों के कारण, छोटी-छोटी हरकतों के परिणामस्वरूप भी जोड़ों में शिथिलता आ सकती है।
पीटीएफई निरंतर तापमान और भार के तहत रेंगने का व्यवहार भी प्रदर्शित करता है। एक जोड़ जो शुरू में कड़ा होता है वह समय के साथ धीरे-धीरे शिथिल हो सकता है, विशेष रूप से रुक-रुक कर थर्मल लोडिंग के तहत। गैसकेटेड या यांत्रिक रूप से सील किए गए डिज़ाइनों में, सीलिंग अखंडता को बनाए रखने के लिए समय-समय पर पुनः टॉर्किंग की आवश्यकता हो सकती है।
चक्रीय सेवा के लिए डिज़ाइन मार्गदर्शन
थर्मल साइक्लिंग अनुप्रयोगों के लिए चयन नियमों को निम्नानुसार संक्षेपित किया जा सकता है:
फिक्स्ड ट्यूबशीट डिज़ाइन: चक्रीय सेवा के तहत लगभग 50 डिग्री से अधिक तापमान परिवर्तन के लिए अनुशंसित नहीं
यू-ट्यूब डिज़ाइन: मध्यम से उच्च थर्मल साइक्लिंग ड्यूटी के लिए पसंदीदा
फ़्लोटिंग हेड डिज़ाइन: उच्च साइकलिंग आवृत्ति और बड़े तापमान अंतर के लिए पसंदीदा
इसके अलावा, फैब्रिकेटर्स से अक्सर अनुरोध किया जाता है कि जब गंभीर साइकलिंग की आशंका हो तो ट्यूब से {{1} तक ट्यूबशीट तनाव वितरण के परिमित तत्व विश्लेषण के माध्यम से थकान प्रदर्शन का मूल्यांकन करें।
नियंत्रित स्टार्टअप और शटडाउन रैंप दरें थर्मल शॉक को कम करती हैं और उपकरण का जीवन बढ़ाती हैं।
निष्कर्ष
आंतरायिक थर्मल साइक्लिंग के लिए पीटीएफई हीट एक्सचेंजर का चयन करने के लिए यांत्रिक लचीलेपन और संयुक्त थकान प्रतिरोध पर सावधानीपूर्वक ध्यान देने की आवश्यकता होती है। यू-ट्यूब और फ्लोटिंग हेड कॉन्फ़िगरेशन थर्मल विस्तार को अवशोषित करने और महत्वपूर्ण इंटरफेस पर तनाव एकाग्रता को कम करने के लिए प्रभावी रणनीति प्रदान करते हैं।
उचित डिज़ाइन चयन समय से पहले संयुक्त विफलता के जोखिम को काफी कम कर देता है और दीर्घकालिक परिचालन विश्वसनीयता सुनिश्चित करता है।
एक्सचेंजर डिज़ाइन आवश्यकताओं को परिभाषित करते समय परिचालन कर्तव्य चक्र की समझ रासायनिक अनुकूलता जितनी ही महत्वपूर्ण है, क्योंकि यांत्रिक थकान मुख्य रूप से इस बात से प्रेरित होती है कि सिस्टम का उपयोग कैसे किया जाता है, न कि यह क्या प्रक्रिया करता है।
