أنابيب للمبادل الحراري

1. الأساس النظري لحساب صفائح الأنبوب هيكل المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب معقد، وهناك العديد من العوامل التي تؤثر على قوة صفائح الأنبوب. على وجه الخصوص، تتعرض صفائح الأنابيب للمبادلات الحرارية لألواح الأنابيب الثابتة إلى القوة الأكثر تعقيدًا. مواصفات التصميم لمختلف البلدان تعتبر بشكل أساسي صفائح الأنبوب بمثابة لوحة مسطحة دائرية تحمل أحمالًا موزعة بشكل موحد، ويتم وضعها على أساس مرن، ويتم إضعافها بشكل موحد بواسطة فتحات الأنبوب (الشكل 1). نظرًا للعديد من العوامل التي تؤثر على قوة صفيحة الأنبوب، فمن الصعب والمعقد إجراء تحليل دقيق لقوة صفيحة الأنبوب. لذلك، تقوم العديد من البلدان بتبسيط وافتراض صيغة حساب سمك صفيحة الأنبوب للحصول على صيغة تقريبية. تشمل الأحمال التي تسبب الضغط على صفيحة الأنبوب الضغط (ضغط جانب الأنبوب Pt، ضغط جانب الغلاف Ps)، وفرق التمدد الحراري بين الأنبوب والقشرة، وعزم دوران الحافة. يظهر النموذج الميكانيكي لطريقة الحساب لصفيحة أنبوب المبادل الحراري في الشكل 2. 1.1 تراعي مواصفات التصميم لمختلف البلدان العوامل التالية بدرجات متفاوتة بالنسبة لألواح الأنابيب:1) تم اعتماد تبسيط لوحة الأنبوب الفعلية إلى لوحة مسطحة دائرية متجانسة ومكافئة تعتمد على مرونة مكافئة يتم إضعافها عن طريق الترتيب المنتظم لفتحات الأنابيب وتعزيزها بواسطة الأنابيب من خلال مواصفات لوحة الأنبوب في معظم البلدان اليوم.2) يتم تبسيط المنطقة الضيقة غير الأنابيب حول لوح الأنبوب كلوحة صلبة دائرية بناءً على مساحتها.3) يمكن أن تحتوي حافة لوح الأنبوب على أنواع مختلفة من هياكل التوصيل، والتي قد تشمل الأسطوانات الجانبية للهيكل، وأسطوانات القناة، والشفاه، والمسامير، والحشيات، والمكونات الأخرى. احسب وفقًا لشروط القيد المرنة الفعلية لكل مكون على حافة لوح الأنبوب.4) النظر في تأثير عزم دوران الحافة على ورقة الأنبوب.5) ضع في اعتبارك إجهاد فرق درجة الحرارة الناتج عن فرق التمدد الحراري بين أنبوب التبادل الحراري والأسطوانة الجانبية للقشرة، بالإضافة إلى إجهاد درجة الحرارة الناتج عن اختلاف درجة الحرارة عند نقاط مختلفة على صفيحة الأنبوب.6) حساب مختلف الثوابت المرنة المكافئة ومعلمات القوة المحولة من الألواح المسامية بأنابيب التبادل الحراري إلى الألواح الصلبة المكافئة.  1.2 الأساس النظري لحساب صفائح الأنبوب GB151يعتبر النموذج الميكانيكي لوحة الأنبوب بمثابة هيكل تناظر محوري ويفترض أن صفائح الأنابيب الموجودة على طرفي المبادل الحراري لها نفس المادة والسمك. بالنسبة للمبادلات الحرارية لصفائح الأنبوب الثابتة، يجب أن يكون لصفحتي الأنبوب أيضًا نفس شروط الدعم الحدودي. 1) التأثير الداعم لحزمة الأنبوب على لوح الأنبوباعتبر صفيحة الأنبوب بمثابة صفيحة مسطحة دائرية مكافئة تم إضعافها بشكل موحد ووضعها على أساس مرن. وذلك لأنه في هيكل المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب، يكون قطر غالبية الأنابيب صغيرًا نسبيًا مقارنة بقطر صفائح الأنبوب، ويكون عدد الأنابيب كافيًا. من المفترض أنها موزعة بشكل موحد على لوح الأنبوب، لذلك يمكن اعتبار تأثير الدعم لكل أنبوب تبادل حراري منفصل على لوح الأنبوب موحدًا ومستمرًا، كما يعتبر الحمل الذي تتحمله لوح الأنبوب موزعًا بشكل موحد. حزمة الأنبوب لها تأثير مقيد على زاوية الانحراف والدوران لصفيحة الأنبوب تحت الأحمال الخارجية. يمكن أن يؤدي التأثير التقييدي لحزمة الأنبوب إلى تقليل انحراف صفيحة الأنبوب وتقليل الضغط في صفيحة الأنبوب. حزمة الأنبوب لها تأثير مقيد على زاوية لوح الأنبوب. من خلال تحليل وحساب المعلمات الفعلية، وجد أن التأثير التقييدي لحزمة الأنبوب على زاوية لوح الأنبوب له تأثير صغير جدًا على قوة لوح الأنبوب ويمكن تجاهله تمامًا. لذلك هذا لا تأخذ المواصفات في الاعتبار التأثير المقيد لحزم الأنابيب على زاوية صفيحة الأنبوب، ولكنها تأخذ في الاعتبار فقط التأثير المقيد لحزم الأنبوب على انحراف صفيحة الأنبوب. بالنسبة للمبادلات الحرارية لصفائح الأنبوب الثابتة، يتم استخدام معامل تقوية الأنبوب K لتمثيل صفائح الأنبوب. صلابة الانحناء للوحة الأنبوب المثقبة هي η Dيمثل معامل الأساس المرن N لحزمة الأنبوب حمل الضغط المطلوب تطبيقه على سطح لوحة الأنبوب لإحداث تشوه طول الوحدة (استطالة أو تقصير) لحزمة الأنبوب في الاتجاه المحوري. معامل تقوية الأنابيب K واستبدله في التعبيرات D و N، بحيث ν P=0.3:يشير هذا المعامل إلى قوة الأساس المرن بالنسبة إلى صلابة الانحناء المتأصلة في لوحة الأنبوب، مما يعكس قدرة الحمل المحسنة لحزمة الأنبوب على اللوحة. إنها معلمة حاسمة تميز التأثير المعزز لحزمة الأنبوب على اللوحة. إذا كان الأساس المرن للوحة ضعيفًا، فإن التأثير المعزز لأنابيب التبادل الحراري يكون ضئيلًا، مما يؤدي إلى قيمة K صغيرة. وبالتالي، فإن انحراف اللوحة وتوزيع عزم الانحناء يشبه تلك الموجودة في الصفائح الدائرية العادية التي تفتقر إلى أساس مرن. على وجه التحديد، عندما تساوي K صفرًا، تصبح اللوحة لوحة دائرية عادية. استنادًا إلى نظرية الصفائح الدائرية ذات الأساس المرن، لا يتم تحديد انحراف اللوحة فقط من خلال معامل تقوية الأنبوب K، ولكن أيضًا من خلال دعمه المحيطي والأحمال الإضافية، والتي يتم تمثيلها كميًا بواسطة معامل عزم الانحناء الإجمالي m. عندما يتم دعم محيط ورقة الأنبوب ببساطة، MR = 0، ثم m = 0؛ عندما يتم إصلاح محيط ورقة الأنبوب، زاوية حافة ورقة الأنبوب φ R=0، والتي يمكن من خلالها الحصول على قيمة محددة لـ m (تم حذف التعبير)؛ عندما يتحمل محيط لوحة الأنبوب فقط تأثير لحظة الانحناء، أي VR = 0، فإن m = ∞.في ظل ظروف معينة لدعم الحدود، مع زيادة قيمة K تدريجيًا، يُظهر الانحراف ولحظة الانحناء لصفائح الأنابيب توهينًا وتوزيعًا متموجًا من المحيط إلى المركز. كلما كانت قيمة K أكبر، كان التوهين أسرع وزاد عدد الموجات. أثناء عملية زيادة قيمة K، عند المرور عبر قيمة K حدية معينة، ستظهر موجات جديدة في منحنى التوزيع. في وسط اللوحة، يتغير المنحنى من مقعر (أو مقعر) إلى مقعر (أو مقعر). يمكن لحل المعادلة المشتقة لمنحنى التوزيع الحصول على قيمة حدود K للمنحنى مع زيادة في رقم الموجة. بأخذ الدعم البسيط حول صفيحة الأنبوب كمثال، مع زيادة معامل التقوية K للأنبوب، يظهر في الشكل 31 منحنى توزيع عزم الانحناء الشعاعي وقيمة الحدود K عند ظهور موجات جديدة. يمكن ملاحظة أن القيمة القصوى الشعاعية تتحرك أيضًا بعيدًا عن مركز ورقة الأنبوب باتجاه المحيط مع زيادة قيمة K. بالنسبة للوحة الأساس المرنة ذات الدعم الثابت المحيطي، يُظهر توزيع عزم الانحناء الشعاعي اتجاهًا مشابهًا مع تغير قيمة K، كما هو موضح في الشكل 3. والفرق عن الحد المدعوم ببساطة هو أن الحد الأقصى لعزم الانحناء الشعاعي للأساس المرن توجد دائمًا اللوحة المدعومة بحدود ثابتة حول اللوحة الدائرية، بينما تتحرك النقطة القصوى لعزم الانحناء الشعاعي الثاني بعيدًا عن مركز اللوحة ونحو المحيط مع زيادة K. بالنسبة لصفائح أنابيب المبادل الحراري ذات الرأس العائم والصندوق المملوء، فإن المعامل K لحزمة الأنبوب يشبه معامل الأساس المرن N للوحة الأنبوب الثابتة، والذي يعكس أيضًا تأثير التقوية لحزمة الأنبوب كأساس مرن على ورقة الأنبوب . 2) التأثير المضعف لثقوب الأنابيب على صفائح الأنابيبيتم تغطية صفيحة الأنبوب بكثافة بفتحات أنبوبية متفرقة، وبالتالي فإن فتحات الأنبوب يكون لها تأثير مضعف على صفيحة الأنبوب. إن التأثير الضعيف لثقوب الأنبوب على لوح الأنبوب له جانبان: إن تأثير الضعف العام على صفيحة الأنبوب يقلل من صلابة وقوة صفيحة الأنبوب، ويوجد تركيز إجهاد محلي عند حافة فتحة الأنبوب، مع الأخذ في الاعتبار ذروة الإجهاد فقط. تأخذ هذه المواصفة في الاعتبار فقط التأثير الضعيف للفتحات على لوح الأنبوب الإجمالي، وتحسب متوسط الضغط المكافئ باعتباره إجهاد التصميم الأساسي، أي أنها تعتبر تقريبًا صفيحة الأنبوب بمثابة لوحة مسطحة دائرية مكافئة ضعيفة بشكل منتظم ومستمر. بالنسبة لتركيز الإجهاد المحلي عند حافة فتحة الأنبوب، يتم أخذ ذروة الإجهاد فقط بعين الاعتبار. ولكن ينبغي النظر في تصميم التعب. ثقب الأنبوب له تأثير إضعاف على صفائح الأنبوب، ولكنه يأخذ في الاعتبار أيضًا تأثير تقوية جدار الأنبوب، لذلك يتم استخدام معامل إضعاف الصلابة η ومعامل إضعاف القوة μ. وفقًا لتحليل وتجارب النظرية المرنة، تنص هذه المواصفات على η و μ＝ 0.4. 3) القطر المكافئ لمنطقة تخطيط صفائح الأنبوبحساب معامل التعزيزيفترض nt لألواح الأنابيب الثابتة أن جميع الأنابيب موزعة بشكل موحد ضمن نطاق قطر الأسطوانة. في الواقع، في ظل الظروف العادية، هناك منطقة ضيقة غير الأنابيب حول صفيحة الأنبوب، مما يقلل الضغط على حافة صفيحة الأنبوب. منطقة تخطيط الأنبوب بشكل عام عبارة عن مضلع غير منتظم، والآن يتم استخدام منطقة تخطيط الأنبوب الدائري المكافئ بدلاً من منطقة تخطيط الأنبوب متعدد الأضلاع. يجب أن تجعل قيمة القطر المكافئ Dt المنطقة الداعمة للأنبوب على لوح الأنبوب متساوية. يؤثر حجم القطر بشكل مباشر على حجم الضغط وتوزيع لوحة الأنبوب. في حساب الضغط لصفيحة الأنبوب الثابتة في GB151، يتم أخذ الضغط الموجود عند تقاطع اللوحة الحلقية ومنطقة تخطيط الأنبوب تقريبًا كضغط لوحة أنبوب تخطيط الأنبوب الكاملة عند نصف قطر Dt/2. لذلك، يحد المعيار من تطبيق طريقة الحساب هذه فقط على المواقف التي تكون فيها منطقة التخطيط غير الأنبوبية حول لوحة الأنبوب ضيقة، أي عندما يكون العرض غير الأبعاد k لمنطقة التخطيط غير الأنبوبية حول لوحة الأنبوب صغيرًا، k =K (1)- ρ t) ≥ 1. سواء كان مبادل حراري لألواح الأنابيب الثابتة، أو مبادل حراري برأس عائم أو صندوق مملوء، عند حساب مساحة منطقة تخطيط الأنبوب، يُفترض أن الأنابيب مغطاة بشكل موحد داخل نطاق منطقة تخطيط الأنبوب. بافتراض وجود عدد n من أنابيب التبادل الحراري مع مسافة S. للحصول على ترتيب مثلث لفتحات الأنبوب، يكون التأثير الداعم لكل أنبوب على لوح الأنبوب هو المنطقة السداسية المتمركزة في مركز فتحة الأنبوب وتكون S بمثابة الظل الداخلي لها القطر، أي؛ بالنسبة للأنابيب ذات الترتيب المربع لفتحات الأنبوب، تكون منطقة الدعم لكل أنبوب على ورقة الأنبوب عبارة عن مساحة مربعة تتمركز في مركز فتحة الأنبوب ويكون S هو طول الجانب، أي S2. منطقة تخطيط صفائح الأنبوب هي المنطقة المحاطة بتوصيل المنطقة الداعمة للأنبوب الخارجي لصفائح الأنبوب، بما في ذلك المنطقة الداعمة للأنبوب الخارجي نفسه. بالنسبة لصفيحة أنبوب المبادل الحراري أحادية المرور مع أنابيب التبادل الحراري الموزعة بشكل موحد، فإن منطقة الدعم لجميع أنابيب التبادل الحراري n الموجودة على صفيحة الأنبوب هي مساحة منطقة تخطيط الأنبوب. 4) ضع في اعتبارك تأثير الانحناء للوحة الأنبوب، بالإضافة إلى تأثير الشد للوحة الأنبوب والشفة على طول المستوى المركزي. 5) بافتراض أنه عندما تتشوه الحافة، فإن شكل مقطعها العرضي يظل دون تغيير، ولكن فقط الدوران والإزاحة الشعاعية لمركز الثقل حول مقطع الحلقة. بسبب هذا الدوران والإزاحة الشعاعية، يجب أن تكون الإزاحة الشعاعية عند نقطة الاتصال بين الحافة والسطح المركزي للوحة الأنبوب منسقة ومتسقة مع الإزاحة الشعاعية على طول السطح المركزي للوحة الأنبوب نفسها. 6) بسبب اختلاف التمدد في درجة الحرارة γ يجب أن يتم تنسيق الإزاحة المحورية لجدار القشرة الناتج عن ضغط جانب القشرة (ps) وضغط جانب الأنبوب (pt) ومتسقة مع الإزاحة المحورية لحزمة الأنبوب ونظام صفائح الأنبوب حول ورقة الأنبوب. 7) يتم تقييد زاوية حافة صفيحة الأنبوب بواسطة الغلاف، والشفة، والقناة، والمسمار، ونظام الحشية، ويجب أن تكون زاويتها منسقة ومتسقة في جزء الاتصال. 8) عندما يتم استخدام صفيحة الأنبوب أيضًا كشفة، يتم أخذ تأثير عزم دوران الحافة على إجهاد صفيحة الأنبوب بعين الاعتبار. من أجل ضمان الختم، يُشترط أن يتم فحص إجهاد الفلنجة للجزء الممتد من لوح الأنبوب الذي يعمل أيضًا كشفة. في هذا الوقت، عند حساب عزم دوران الحافة، يعتبر أن لوح الأنبوب والشفة يتحملان معًا لحظة القوة الخارجية، وبالتالي سيتم تقليل لحظة القوة الأرضية التي تتحملها الحافة.  معلومات عناقدمت Wuxi Changrun جودة عالية صفائح الأنبوب, الفوهات, الشفاه، والمطروقات المخصصة للمبادلات الحرارية والغلايات وأوعية الضغط وما إلى ذلك للعديد من شركات البتروكيماويات المعروفة في الداخل والخارج. يشمل عملاؤنا PetroChina، وSinopec، وChevron، وBayer، وShell، وBASF، وما إلى ذلك. أرسل رسوماتك إلى sales@wuxichangrun.com وسوف نقدم لك أفضل الأسعار والمنتجات ذات الجودة الأعلى.