Mehaaniline pinge korduvast käivitamisest-seiskamisest
Soojusvaheti, mis lülitub mitu korda päevas külmadest keskkonnatingimustest kuumale protsessitemperatuurile, kogeb oluliselt rohkem mehaanilist pinget kui pidevalt töötav. Termotsükliga kaasnev korduv paisumine ja kokkutõmbumine võib liigeseid järk-järgult nõrgendada, tihenduspindu moonutada ja ühenduskohtades väsitada. Seetõttu tuleb mehaaniline konstruktsioon valida nii, et esmaseks kriteeriumiks on rattasõidu vastupidavus.
See on inseneride puhul kesksel kohalvalige PTFE soojusvaheti vahelduv termotsükkeltöö konfiguratsioonid.
Soojusvahetite soojustsükkel ja rikkemehhanismid
Termiline tsükkel tutvustab torude, torulehtede ja kestakomponentide vahelduvat paisumist ja kokkutõmbumist. Kui need komponendid paisuvad erineva kiirusega või on mehaaniliselt piiratud, kandub tsükliline pinge üle toru-to{2}}toru lehtede ühendustele.
Aja jooksul võib see põhjustada:
Toruühenduste lõdvenemine korduva mehaanilise koormuse tõttu
Mikro-pragude teke stressikontsentratsioonipunktides
Progresseeruv väsimuse ebaõnnestumine suure tsükli arvu korral
Tihendi lõdvestumine temperatuuri ja rõhu all PTFE roomamise tõttu
Fikseeritud torulehtede konstruktsioonid on eriti vastuvõtlikud, kuna soojuspaisumist takistab torukimbu mõlemas otsas jäik ankurdamine.
Kujunduslahendused soojuspaisumise juhtimiseks
Väsimusmõjude leevendamiseks kasutatakse tavaliselt painduvaid torukimbu konfiguratsioone.
U-toru konfiguratsioon
AU-torukimp võimaldab igal torul vabalt laieneda ja kokku tõmbuda mööda oma kõverat tagasiteed. See geomeetria neelab loomulikult soojuspaisumise erinevused, kandmata üle torulehele liigset pinget.
Ujuva peaga disain
Ujuv peavaheti võimaldab torukimbu ühel otsal korpusest sõltumatult liikuda. See lahutab soojuspaisumisjõud ja vähendab märkimisväärselt pinget toru-ja -torulehe liideses.
Mõlemad konstruktsioonid taluvad oluliselt paremini tsüklilist tööd kui fikseeritud torulehtede paigutus.
PTFE{0}}Spetsiifilised mehaanilised kaalutlused
PTFE torukimbud pakuvad metallsüsteemidega võrreldes täiendavat paindlikkust, kuid toru{0}}--toru liides jääb kriitiliseks mehaaniliseks piiriks. Korduvate termiliste tsüklite jooksul võivad isegi väikesed liigutused põhjustada liigese lõdvestamist.
PTFE roomab ka püsiva temperatuuri ja koormuse korral. Algselt pingul liigend võib aja jooksul järk-järgult lõdvestuda, eriti vahelduva termilise koormuse korral. Tihendiga või mehaaniliselt suletud konstruktsioonide puhul võib tihenduse terviklikkuse säilitamiseks olla vajalik perioodiline pingutamine.
Tsüklilise teeninduse disainijuhend
Termotsüklirakenduste valikureeglid võib kokku võtta järgmiselt:
Fikseeritud torulehtede konstruktsioonid: ei soovitata temperatuurikõikumiste korral, mis ületavad 50 kraadi tsüklilisel kasutamisel
U-toru konstruktsioonid: eelistatud mõõduka kuni suure termilise tsükliga töötamiseks
Ujuva peaga konstruktsioonid: eelistatud kõrge tsüklisageduse ja suurte temperatuuride erinevuste jaoks
Lisaks palutakse tootjatel sageli hinnata väsimusjõudlust torude -to- pingejaotuse lõplike elementide analüüsi abil, kui on oodata tõsist tsüklit.
Kontrollitud käivitus- ja väljalülitusramp vähendab veelgi termošoki ja pikendab seadmete eluiga.
Järeldus
PTFE-soojusvaheti valimine vahelduva termotsükli jaoks nõuab hoolikat tähelepanu mehaanilisele paindlikkusele ja liigeste väsimuskindlusele. U-toru ja ujuvpea konfiguratsioonid pakuvad tõhusaid strateegiaid soojuspaisumise neelamiseks ja pingekontsentratsiooni vähendamiseks kriitilistes liidestes.
Õige disainivalik vähendab märkimisväärselt liigeste enneaegse rikke ohtu ja tagab pikaajalise{0}}töökindluse.
Töötsükli mõistmine on seetõttu soojusvaheti konstruktsiooninõuete määratlemisel sama oluline kui keemiline ühilduvus, kuna mehaaniline väsimus tuleneb peamiselt sellest, kuidas süsteemi kasutatakse, mitte sellest, mida see töötleb.
