Kuidas mehaaniline löök ja vibratsioon piiravad grafiitsoojusvahetite kasutamist?

Grafiit on keraamiline{0}}aine, mis on kokkusurumisel tugev, kuid rabe. Üksik põrutus, rõhu tõus või jätkuv vibratsioon võib grafiitvaheti puruneda ja põhjustada selle katastroofilist riket viisil, mida painduvad PTFE torud kunagi ei teeks. 9. Grafiidil on suurepärane korrosioonikindlus ja soojusjuhtivus, kuid see on mehaaniliselt habras ja seetõttu üsna piiratud selle turvalise paigaldamise kohaga. Grafiitsoojusvaheti mehaanilise šoki piirangu mõistmine on oluline seadmete valimisel, mis on töökindlad selle kindlaksmääratud kasutusea jooksul.

Grafiit on rabe, ei ole elastne ega hoiatusi
Grafiit ei oma enne purunemist põhimõtteliselt elastsust ega tootlikkust. Kui metallid on plastiliselt deformeeruvad ja pinge all venivad ning PTFE pikeneb enne rebenemist oluliselt, siis grafiit on rabe tahke aine. See ei ole painduv ega elastne. See puruneb. Mitteläbilaskva grafiidi tõmbetugevus on tavaliselt 10–20 MPa, mis on sarnane PTFE omaga. PTFE võime plastiliselt deformeeruda ja energiat neelata tähendab aga, et see on palju löögikindlam. Grafiit seevastu kogub elastset energiat kuni kriitilise pingetaseme saavutamiseni ja puruneb seejärel järsult ilma eelneva deformatsioonita.

Selline rabedus muudab grafiidist soojusvahetid võimetuks taluma kiireid mehaanilisi koormusi, teravaid lööke või korduvaid pingetsüklit. Ülerõhk või mõõdukas vibratsioon aja jooksul võivad põhjustada pragusid, mis levivad läbi plokkide, torude või torulehtede.

Grafiitsoojusvahetite erilised mehaanilised ohud
Veehaamer Salajane rõhulaine
Voolu järsk peatumine, pumba käivitamine või klapi sulgemine tekitab rõhulaine, mis liigub läbi torustiku helikiirusel. See veehaamri impulss võib tekitada rõhku, mis on mitu korda suurem kui süsteemi kavandatud rõhk. Selline tugev impulss võib grafiitvaheti jaoks plokke või torusid koheselt purustada. Grafiit on keraamiline-nagu looduses ja ei neela elastse deformatsiooni tõttu survelainete energiat. Rõhulaine leiab nõrga koha, tavaliselt düüside ühenduste või plokkide nurkade ümber, ja hakkab murduma.

Grafiit on kõrge riskiga valik igas süsteemis, kus on võimalik veehaamer. Tüüpilised veehaamri põhjused on kondenseeruvad aurutorud, pikad torud koos kiiresti-sulguvate ventiilidega ja ebapiisava suurusega pumba väljalasketorud. Grafiitsoojusvaheti võib seestpoolt kahjustada saada üksainus tõsine sündmus, isegi kui ilmselgeid väliseid kahjustusi pole.

Pöörlevate seadmete vibratsiooniväsimus
Pumbad, kompressorid, segajad ja ümbritsevad ketrusmasinad edastavad pideva vibratsiooni läbi toru ja soojusvaheti kesta. See mehaaniline vibratsioon võib aja jooksul pingestada grafiidikomponente, eriti ühenduskohtades, torude ja torude lehtede ühendustes või paindumatu torustiku ühendamisel otse soojusvaheti düüsidega. Vibratsioon ei pea olema äge; Mõõduka amplituudiga kõrgsageduslikud võnked võivad tekitada mikropragusid, mis levivad pidevalt kuni täieliku murdumiseni.

Grafiidivahetid vajavad mehaaniliselt "vaikset" teeninduskeskkonda. Selle paigaldamine kolbpumbaga samale alusele või tasakaalustamata ventilaatori kõrvale on enneaegse rikke retsept. Mõnes olukorras võivad grafiittorude või -plokkide omased sagedused ergastuda isegi läbi soojusvaheti kanalite voolava turbulentse vedeliku voolu tekitatud vibratsiooni.

Käsitsemise ja hooldamise tagajärjel tekkinud kahjustused
Haprus mõjutab ka paigaldamist ja teenindust. Kukkunud tööriist, tabamus grafiidiotsiku vastu, raske toru äärik, mis on joondatud, isegi kaanel olevate kinnitusdetailide üle pingutamine võivad tekitada pragu. Metallivaheteid võib kokkupaneku ajal raske käsitseda, samas kui grafiitelemente tuleb käsitseda ettevaatlikult. Teine suur probleem on transpordikahjustused: mahalaadimise ajal maha kukkunud kaubaalus võib grafiidiploki murda enne, kui see üldse hooldust näeb.

Grafiidivaheti leevendavad meetmed
Kui grafiitsoojusvahetiid kasutatakse kohtades, kus võib tekkida mehaaniline löök või vibratsioon, on mitmeid projekteerimis- ja paigaldusprotseduure, mis võivad riski vähendada:

Ohu vähendamise meetmed
Veehaamer Kasutage aeglaselt sulguvaid ventiile, liigpinge summutajaid või akusid. Ärge kasutage soojusvahetisse siseneval vedelikuvoolul solenoidventiile, mis sulguvad kiiresti. Projekteerige torustik nii, et minimeerida kiireid voolukõikumisi.
Torustiku vibratsioon Asetage painduvad liitmikud (punutud metallvoolikud või paisumisvuugid) jäiga torustiku ja soojusvaheti düüside vahele. Toetage torud eraldi soojusvaheti lähedal, et vältida koormuse ülekandumist.
Pumpade või kompressorite vibratsioonIsoleerige soojusvaheti vibratsiooni summutatud alustele. Soojusvaheti on vibreerivatest masinatest eraldatud 2–3 meetri pikkuse painduva torustikuga.
Löögikaitse Paigaldage kaitsed või puurid tundlike düüside ümber. Märkige tõsteaasad otse soojusvaheti kestale. Koolitage hooldusspetsialiste õigete käsitsemisvõtete osas.
Termošokk Kontrollige kütte- ja jahutuskiirust (tavaliselt<5–10°C/min). Never infuse cold fluid into a hot exchanger abruptly.
Isegi nende sammude puhul ei saa ükski leevendus mehaanilisest pingest tulenevat riski täielikult vähendada. Rakenduste puhul, kus veehaamrit või äärmist vibratsiooni ei saa ohutult vältida, tuleks uurida muid materjale, nagu PTFE torukimbud või ränikarbiidist soojusvahetid.

Millal grafiit töötab{0}}ja millal mitte
Grafiitsoojusvahetid sobivad hästi mehaaniliselt stabiilsete madala vibratsiooniga{0}}paigaldiste jaoks, kus vedeliku vool on ühtlane, rõhutõusudeta ja ettevaatlikud kasutajad. Tüüpilised vastuvõetavad rakendused on:

Kütte- või jahutusvedelik püsivas olekus{0}}keemilistes reaktorites

Puhaste aurude kondenseerumine gravitatsioonilise äravoolu kaudu

Reboileri teenus kontrollitud soojussisendiga

Mitterakendatavad rakendused:

Auruhaamrile vastuvõtlikud kondensaadisüsteemid

Käitised allavoolu kolbpumpadest

Liikuvad või meresõidukid, mis on tundlikud liikumise ja põrutuste suhtes

Igasugune teenus, millel puuduvad torusüsteemile painduvad pistikud või sobivad toed.

Võrdlus PTFE-ga: keemiline vastupidavus vs mehaaniline tugevus
Võrdlus ptfe-ga on kõnekas. PTFE torukimbud painduvad rõhu tõusul ja neelavad mehaanilise löögi ilma kahjustusteta. PTFE talub sagedast vibratsiooni ja mõõdukat käitlemise kuritarvitamist. Kuid PTFE ei saa töötada sama kõrgel temperatuuril kui grafiit ja sellel pole sama kõrget soojusjuhtivust. Otsus grafiidi ja PTFE vahel on tavaliselt kompromiss keemilise/termilise jõudluse (grafiit) ja mehaanilise vastupidavuse (PTFE) vahel.

Kokkuvõte
Grafiidi rabedus piirab selle kasutamist tahkete ja madala vibratsiooniga{0}}paigaldistega, samas kui PTFE on palju andestavam. Vesihaamer, vibratsioon ja löögikahjustused on grafiitsoojusvahetite terviklikkusele tõelised väljakutsed. Purunenud plokki või toru ei saa kinnitada ja seade tuleb tavaliselt välja vahetada. Seega on mehaaniline keskkond materjali valikul sama oluline kui keemiline keskkond. Enne grafiitsoojusvaheti määramist tuleb adekvaatselt hinnata torustiku dünaamikat, klapi käivitamise aegu, ümbritsevaid pöörlevaid masinaid ja käsitsemisprotseduure. Kui mehhaanilist lööki ei ole võimalik vältida, tuleb kaaluda korrosioonikindlaid materjale või erineva konstruktsiooniga soojusvahetit, välja arvatud katastroofiline rike ja ootamatud seisakud.