Pidevas liikumises töötav soojusvaheti
Laevale paigaldatud soojusvaheti ei ole kunagi puhkeolekus. Laev kogeb pidevalt veeremist, kaldumist, kaldumist ja kallutamist, kui laev reageerib lainekoormusele ja mereseisundi muutumisele. Need liikumised tekitavad püsiva, mitmesuunalise väsimuskeskkonna kõikidele paigaldatud seadmetele, muutes iga sisemise komponendi pika-kestva dünaamilise stressitesti osaks.
Standardne, kergelt toestatud horisontaalne torukimp laguneb sellistes tingimustes kiiresti korduva laksutamise, vibratsiooni ja toestusvigastuse tõttu. Laevanduses kasutamiseks mõeldud PTFE soojusvaheti peab seetõttu olema konstrueeritud struktuurselt integreeritud süsteemina, mille sisemised komponendid on vaoshoitud ja väliselt paigaldatud ühe jäiga mehaanilise üksusena.
Korralikult projekteeritudPTFE soojusvaheti laeva pardal kallutatud valtsimiskonstruktsioontuleb kohelda nagu laeva laevas, kus iga toru ja tugistruktuur on kindlustatud pidevaks tormi{0}}nagu laadimiseks.
Vaheti peab olema kindel, iseseisev plokk{0}}, mis on sisemiselt kinnitatud nagu laeva kere, et toime tulla pideva, aeglase{1}}liikumisega ookeani liikumise maavärinaga.
Miks Shipboard Motion nõuab erilist disainifilosoofiat?
Mitme-teljeline dünaamiline laadimiskeskkond
Erinevalt maapealsetest{0}}paigaldistest alluvad meresüsteemid keerukatele liikumismustritele, mis hõlmavad järgmist:
Pidev veeremine (küljelt-küljele-pööramine)
Samm (pööramine ette{0}}taga)
Heave (vertikaalne tõlge)
Lengerdus (horisontaalne pööramine)
Äkilised löögid raskel merel
Neid liikumisi mõjutavad laeva stabiilsuse omadused, sealhulgas metatsentriline kõrgus, mis määrab veeremise perioodi ja nurkkiirenduse. Suured kaldenurgad võivad tekitada märkimisväärseid inertsiaaljõude seadmete korpustes.
Ilma spetsiaalse disaini kohandamiseta võivad soojusvaheti sisemised komponendid kogeda:
Toru vibratsioon ja värelus
Deflektori väsimuspragu
Roolivarda lõdvendamine
Tugiplaadi deformatsioon
Löögikoormus külgnevate torude vahel
Vertikaalne U{0}}toru konfiguratsioon kui eelistatud kujundus
Gravitatsioon{0}}Abistabiilsus liikumisel
Laevarakendustes eelistatakse tugevalt vertikaalset soojusvaheti orientatsiooni. Selles konfiguratsioonis tagab ülespoole suunatud vedelikuvool, et kest jääb täielikult üle ujutatud, samas kui gravitatsioon aitab stabiliseerida vedeliku sisemist jaotumist anuma liikumise ajal.
Vertikaalse orientatsiooni eelised hõlmavad järgmist:
Vähendatud külgmised libisemisefektid
Täiustatud faasi stabiilsus
Väiksem aurutasku tekkimise oht
Ühtlasem soojusjaotus kallutustingimustes
U-torukomplekt kõrvaldab fikseeritud torulehtede pinge
AU-torukomplekt valitakse tavaliselt mereteenuste jaoks, kuna see võimaldab:
Torude iseseisev soojuspaisumine
Fikseeritud torulehe pingekontsentratsiooni kõrvaldamine
Vähendatud termiline väsimuskoormus
Parem tolerantsus struktuurse liikumise suhtes
U{0}}kurviosa ujuv iseloom tagab mehaanilise vastavuse, mis on kasulik kombineeritud termilise ja mehaanilise tsükli korral.
Sisemine konstruktsiooni tugevdamine laeva liikumise vastu
Tihedalt paigutatud torutoed hoiavad ära vibratsioonikahjustused
Laeva liikumine suurendab oluliselt torude -to-vaheliste interaktsioonide ohtu rasketes veeremistingimustes. Selle leevendamiseks tuleb torude tugiplaadid projekteerida väiksemate vahedega võrreldes maapealsete soojusvahetitega.
Peamised disainiefektid hõlmavad järgmist:
Toetuseta torude vahekaugus on vähendatud
Suurenenud toru vibratsiooni loomulik sagedus
Madalama amplituudiga võnkumine veeremise ajal
Toru löömise vältimine mööduva koormuse ajal
Tihedalt paigutatud toed tagavad, et torud käituvad pigem piiratud kimbuna kui iseseisvate painduvate elementidena.
Tugevad deflektori- ja roolivardasüsteemid
Deflektorid ja kinnitusvardad peavad olema konstrueeritud nii, et laeva tsüklilisel liikumisel oleks suur väsimuskindlus.
Disaininõuded hõlmavad järgmist:
Deflektorite suurenenud struktuurne paksus
Lukustatud roolivarda sõlmed
Lõdvenemisvastased -lukustusmehhanismid
Tugevdatud keevis- ja kinnituskohad
Vibratsioonikindlate{0}}kinnituste valik
Mikro{0}}liikumisest tingitud kinnitusdetailide lõdvenemist tuleb vältida mehaanilise lukustuse või turvajuhtmesüsteemide abil, kuna klassifikatsiooniühingud, nagu DNV, ABS ja Lloyd's Register, kehtestavad laevavarustuse terviklikkusele ranged nõuded.
Seismiline{0}}võrdne paigaldus mereteenistuse jaoks
Laeva liikumine kui pidev seismiline koormus
Laevaseadmete paigaldamist käsitletakse sageli maapealsete struktuuride seismilise projekteerimisega sarnaselt. Veerekiirenduse ja põrutuskoormuste kombinatsioon tekitab samaväärsed inertsiaalsed jõud, mis peavad kanduma läbi tugikonstruktsiooni.
Paigalduskujunduse kaalutlused hõlmavad järgmist:
Maksimaalsed veeremis- ja kaldenurga koormused
Dünaamiline kiirenduse võimendus
Väsimuskoormus laeva kasutusea jooksul
Löökkoormus lainelöögi ajal
Raske{0}}baasraami ehitus
Kogu soojusvaheti peab olema paigaldatud jäigale,{0}}laeva klassifikatsiooniga tugiraamile, mis on ette nähtud koormuse jaotamiseks anuma konstruktsioonile.
Tüüpilised funktsioonid hõlmavad järgmist:
Gusset{0}}tugevdatud konstruktsioonielemendid
Keevitatud terasest alusraamid
Vibratsioonivastased{0}}kinnituspadjad
Laadige-laotavad vundamendiplaadid
Struktuurne side{0}}punktides kere raamiga
Eesmärk on vältida lokaalseid pingekontsentratsioone ja tagada koormuse sujuv ülekandmine laeva konstruktsioonivõrku.
Väsimuse eluea kaalutlused meresõidul
Pidev liikumine juhib pikaajalist{0}}väsimust tekitavat koormust
Isegi kui hetkelised jõud jäävad lubatud piiridesse, võib pidev tsükliline koormus tuhandete tundide jooksul põhjustada väsimuskahjustusi:
Torude toed
Keevisliited
Klambri ühendused
Roolivarda sõlmed
Paigaldusliidesed
Väsimuse eluea analüüs muutub projekteerimisprotsessi keskseks osaks, eriti karmides mereoludes töötavate laevade puhul.
Resonantsi vältimise tähtsus
Sisestruktuuride loomulikud sagedused tuleb hoolikalt eraldada laeva liikumise tekitatud domineerivatest ergastussagedustest. Resonantstingimused võivad võimendada väikesed liikumised kahjustavateks võnkumisteks.
Disainistrateegiad hõlmavad järgmist:
Konstruktsiooni jäikuse suurendamine
Toetuseta ulatuste vähendamine
Summutavate liideste lisamine
Massi jaotuse optimeerimine
Materjalide ja polümeeride kaalutlused PTFE-süsteemide jaoks
PTFE paindlikkus toetab mereliikumist
PTFE torumaterjalid pakuvad laevakeskkonnas loomupäraseid eeliseid, kuna:
Kõrge keemiline vastupidavus
Paindlikkus tsüklilise koormuse korral
Vastupidavus korrosioonile merekeskkonnas
Madal pinnaenergia vähendab saastumise ohtu
PTFE vajab siiski mehaanilist piiramist, et vältida liigset liikumist dünaamilise koormuse korral.
Soojus- ja mehaanilised ühendusefektid
Kombineeritud soojuspaisumine ja laeva liikumine loovad keerulised laadimistingimused. U-toru paindlikkus aitab kohaneda soojuspaisumisega, samas kui struktuursed toed juhivad mehaanilist liikumist, võimaldades süsteemil püsida stabiilsena kõigis töötingimustes.
Klassifikatsiooniühingu vastavus
Kohustuslikud meredisaini standardid
Laeva PTFE soojusvahetid peavad vastama klassifikatsiooniühingu nõuetele, mis võivad hõlmata järgmist:
Struktuuri terviklikkuse kontrollimine (DNV, ABS, Lloyd's Register)
Vibratsiooni- ja väsimusanalüüsi kinnitus
Löökkoormuse kvalifikatsioon
Materjali jälgitavuse nõuded
Keevitus- ja valmistamisstandardid
Need eeskirjad tagavad, et seadmed suudavad kindlaksmääratud keskkonnatingimustes püsida laeva kasutusaja jooksul.
Järeldus
Laeva pardal olev PTFE soojusvaheti, mis on mõeldud tugevaks kallutamiseks ja veeremiseks, on põhimõtteliselt vastupidav, vertikaalselt orienteeritud, sisemiselt toestatud termomasin. U-toru konfiguratsiooni, tihedalt asetsevate torutugede, tugevdatud deflektorisüsteemide ja tugevalt konstrueeritud kinnitusraami kasutamine tagab ellujäämise pideva mitme-teljelise väsimuskoormuse korral.
ThePTFE soojusvaheti laeva pardal kallutatud valtsimiskonstruktsioonSee lähenemisviis muudab soojusvaheti ühtseks konstruktsioonisüsteemiks, mis suudab taluda pidevat liikumist, aeg-ajalt põrutavaid koormusi ja pikaajalist-vibratsiooniväsimust, mis on omane merekeskkonnale.
Laeva kõige töökindlam varustus on lõppkokkuvõttes see, mis on loodud mitte ookeanile vastu seista, vaid sellega ohutult liikuma.
