O explicație completă a mecanismului de etanșare a garniturilor schimbătorului de căldură: de la distribuția presiunii de contact la blocarea canalelor de scurgere- Ningbo Rilson Sealing Material Co., Ltd

1. Teoria de bază a mecanismului de etanșare

Baza fizică a mecanismului de etanșare

Teoria presiunii de contact

Esența etanșării garniturii este de a stabili suficient stres de contact pentru a compensa presiunea medie

Presiunea minimă eficientă de etanșare (coeficientul Y): tensiunea minimă de compresiune pentru garnitura să înceapă să producă un efect de etanșare

Coeficientul de garnitură (M): raportul dintre presiunea de contact necesară pentru menținerea sigiliului la presiunea medie (valoarea recomandată standard ASME PCC-1)

Interacțiune de suprafață

Zona de contact reală reprezintă doar 5-15% din zona de contact aparentă (teoria brută a suprafeței))

Micro-sigilarea se realizează prin umplerea jgheaburilor de suprafață prin deformarea plastică

RAUNDENȚA DE SUPRASĂ RA trebuie controlată la 3,2-6,3 μm (standard ISO 4288)

Caracteristicile distribuției presiunii de contact

Formarea câmpului de presiune tridimensional

Distribuția presiunii macroscopice generate de încărcarea șurubului de flanșă

Vârful de presiune de contact local (de până la 2-3 ori mai mare decât presiunea medie)

Efectul de margine: 15% Atenuarea presiunii în suprafață a marginii exterioare a flanșei ajunge la 40%

Mecanism de blocare a canalelor de scurgere

Principiul de sigilare pe mai multe scări

Scara macroscopică: sistemul de gardă de flanșă formează o barieră mecanică

Scara microscopică: materialul de garnitură umple defectele de suprafață (90% din scurgeri apar în defecte de suprafață ale nivelului de 10μm)

Scara moleculară: blocarea permeabilității lanțurilor de polimeri (în special critică pentru moleculele de gaz)

Proces dinamic de etanșare

Etapa inițială de compresie: grosimea garniturii scade cu 20-30%

Etapa de relaxare a stresului: 15-25% pierdere de preîncărcare în primele 8 ore

Etapa de lucru: trebuie să vă întâlniți: p_contact ≥ m × p_media ΔP_Thermal

2. Principiul de lucru al garniturii schimbătorului de căldură

Principiul de etanșare de bază

Deformarea elastică și presiunea de contact

Garnitura suferă o deformare elastică sau plastică sub acțiunea preîncărcării șurubului, umplând inegalitatea microscopică între flanșe sau plăci (rugozitatea suprafeței necesită de obicei RA≤3.2 μm).

Se formează o zonă locală de contact de înaltă presiune (garniturile metalice pot ajunge la 200-500MPa, garnituri non-metalice 50-150MPa), blocând calea de penetrare medie.

Mecanism de legare la suprafață

Nivel microscopic: flexibilitatea materialelor de garnitură (cum ar fi grafitul, PTFE) face ca vârfurile de rugozitate ale suprafeței să se potrivească, eliminând canalele de scurgere> 5μm.

Nivelul macroscopic: Structura garniturii (cum ar fi forma de undă, forma dinților) compensează abaterea paralelismului flanșei prin deformarea geometrică (cantitatea de compensare este de obicei 0,05-0,2 mm).

Adaptabilitatea în condiții de lucru dinamice

Compensarea ciclului termic

Garnitura trebuie să aibă performanțe de revenire (standardul ASTM F36 necesită o rată de revenire de ≥40%) pentru a compensa diferența de expansiune termică a flanșei.

Adaptarea fluctuației presiunii

Când presiunea internă crește, presiunea medie acționează pe marginea interioară a garniturii, formând un efect de auto-strângere (coeficient de auto-strângere al garniturii de rană metalică M = 2,5-3,0).

Condiții de muncă vibrații

Proiectarea de uzură anti-fretă (cum ar fi acoperirea PTFE) poate reduce uzura suprafeței de etanșare cauzate de vibrații.

3. Garnitura schimbătorului de căldură FAQ

Q1: Care sunt principalele tipuri de garnituri de schimbător de căldură?

Garniturile schimbătorului de căldură sunt împărțite în principal în trei categorii:

Garnituri non-metalice: cum ar fi cauciucul nitril (NBR), EPDM, Fluororobber, etc., potrivit pentru condiții de temperatură medie și scăzută (-50 ℃ ~ 200 ℃)

Garnituri de metal: inclusiv garnituri de cupru, garnituri dințate din oțel inoxidabil etc., rezistente la temperaturi ridicate și presiune ridicată (până la 800 ℃/25MPa)

Garnituri semi-metalice: cum ar fi garniturile de răni metalice (benzi din oțel inoxidabil din grafit), care au atât elasticitate, cât și rezistență și sunt potrivite pentru condițiile de ciclu termic