Quelles sont les procédures opérationnelles spécifiques pour Shell - et - tube des échangeurs de chaleur?

Avec les progrès de l'époque et la force croissante de l'industrie,shell - et - échangeurs de chaleur de tubessont largement utilisés en raison de leur efficacité de transfert de chaleur élevée, de leur excellent effet de refroidissement, de leur énergie - et d'une forte résistance à la corrosion.

Explorons la conception structurelle et les procédures opérationnelles spécifiques de Shell - et - tubage des échangeurs de chaleur.

Actuellement, l'analyse la plus dynamique des structures mécaniques est basée sur une analyse par éléments finis et une analyse modale expérimentale. Cette étude examine les caractéristiques de vibration des échangeurs de chaleur à tubes de la coquille- et - à partir de perspectives théoriques et expérimentales.

1. Établissement du modèle d'éléments finis

En utilisant la technologie de paramétrage 3D et le logiciel Pro / Engineer, un modèle solide 3D a été créé sur la base de la structure réelle de l'échangeur de chaleur de tubes shell {2} et -. Le modèle a été importé dans HyperMesh au format IGES pour assurer la cohérence entre le modèle d'analyse et le modèle de conception, améliorant la précision analytique.

Des éléments linéaires solides 3D tétraédriques à 10 nœuds ont été utilisés pour le maillage, chaque nœud ayant 3 degrés de liberté de translation. Ce type d'élément convient aux mailles irrégulières en raison de ses caractéristiques d'itération quadratiques. Des éléments de soudure ont été utilisés pour les connexions entre le faisceau de tube, la feuille de tube et les plaques de défilé. Le modèle final contenait 17 201 nœuds et 65 601 éléments.

2. Résultats et analyses modales par éléments finis

Le modèle d'éléments finis créé dans Hypermesh a été importé dans Nastran pour l'analyse modale. Les vibrations structurelles peuvent être exprimées comme une combinaison linéaire de modes naturels, avec des modes d'ordre inférieurs - ayant une plus grande influence sur les caractéristiques dynamiques.

Les résultats de l'analyse modale ont montré que la fréquence naturelle de l'échangeur de chaleur du tube de la coquille {0} et - est supérieure à 180 Hz. Sur la base des paramètres de conception et des conditions de fonctionnement, combinés à des calculs théoriques de la référence [7], la fréquence d'excitation a été déterminée comme étant de 102 Hz. Cette conception évite efficacement le fluide - la résonance des vibrations induite, confirmant sa rationalité globale.

La comparaison de diverses formes modales a révélé que les 1er, 3e et 5e modes étaient particulièrement significatifs. Des vibrations relativement importantes ont été observées aux connexions du boulon et aux entrées / prises de fluide, avec la direction de vibration à ces ouvertures s'alignant avec l'écoulement du fluide, provoquant potentiellement des vibrations graves.

Par conséquent, les améliorations de la conception devraient considérer:

• Augmentation de l'épaisseur de paroi au tube - Entrées et prises
• Vérification du boulon Précharge lors de l'installation pour empêcher le relâchement ou le détachement de la coque

La connexion entre les tubes et les feuilles de tube doit s'assurer:

• Bonne étanchéité pour éviter les fuites et les dangers potentiels
• Capacité à résister aux forces axiales pour empêcher la traction du tube -

• Les méthodes de connexion traditionnelles comprennent:

1. Extension de roulement mécanique

Cette méthode peut facilement provoquer une expansion - ou sous - d'expansion des tubes d'échange de chaleur et peut induire un travail de travail sur les murs intérieurs du tube.

Des structures rainurées ou à bride sont utilisées pour les applications nécessitant une traction élevée - résistance et étanchéité, mais ne conviennent pas au fonctionnement élevé de la température -.

En vertu du cyclisme thermique, la contrainte résiduelle aux articulations élargies diminue progressivement, réduisant les performances d'étanchéité et tire -, ce qui provoque potentiellement une défaillance de connexion. Les avantages incluent une structure simple et un remplacement facile du tube. Typiquement adapté aux pressions inférieures ou égales à 4MPa et aux températures inférieures ou égales à 300 degrés.

2. Expansion hydraulique

L'expansion hydraulique offre une distribution de stress plus uniforme, une productivité plus élevée, une intensité de main-d'œuvre plus faible et de meilleures performances d'étanchéité. Cette méthode nécessite une précision très stricte pour les trous et les rainures du tube.

3. Extension de tube explosif

Cette méthode utilise des charges explosives contrôlées pour étendre les tubes en contact avec des feuilles de tube. Il crée une forte liaison métallurgique avec d'excellentes performances d'étanchéité et une résistance aux vibrations et à la fatigue. Le processus nécessite un contrôle précis et une expertise spécialisée.

Cet aperçu couvre les considérations structurelles et les procédures opérationnelles pour Shell - et - Les échangeurs de chaleur de tubes, fournissant des informations précieuses pour les professionnels de la conception et de la maintenance.

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