Kako dizajnirati PTFE izmjenjivač za primjenu na brodu sa teškim nagibom i kotrljanjem?

Izmjenjivač topline za kontinuirani rad
Izmjenjivač topline na brodu nikada ne miruje. Plovilo se neprestano kotrlja, naginje, skače i podiže dok reagira na opterećenje valovima i promjenjivo stanje mora. Ovi pokreti stavljaju svu instaliranu opremu u okruženje konstantnog i višesmjernog zamora, a svaki komad opreme unutar postaje dugotrajan-dinamički test stresa.

Normalan, lagano oslonjen horizontalni snop cijevi bi se u takvim uvjetima brzo oštetio ponavljanim udarcima, vibracijama i podrhtavanjem. Stoga PTFE izmjenjivač prikladan za rad na moru mora biti dizajniran kao strukturno integrirani sistem sa ograničenim unutrašnjim komponentama i vanjskim dijelovima ugrađenim kao jedna čvrsta mehanička jedinica.

Ispravno dizajniran PTFE izmjenjivač brodski uređaj za kotrljanje mora se smatrati brodom unutar broda. Svaka cijev i svaka potporna konstrukcija moraju biti zaštićeni za kontinuirano opterećenje olujnog tipa.

Izmjenjivač mora biti snažan, samostalan blok, učvršćen iznutra poput trupa broda, da izdrži neprekidni potres-usporenog kretanja okeana.

Zašto je potrebna posebna filozofija dizajna za kretanje broda
Više{0}}aksijalni dinamički uvjeti opterećenja
Za razliku od kopnenih{0}}instalacija, morski sistemi su izloženi komplikovanim obrascima kretanja uključujući:

Okretanje (rotacija sa strane-na-bočna rotacija)

Roll (bočna rotacija)

Vertikalni prijevod (podizanje)

Yaw (rotacija oko horizontalne ose)

Iznenadni incidenti udaranja u teškim talasima

Ovi pokreti su kontrolirani parametrima stabilnosti plovila (npr. metacentrična visina). Oni određuju period kotrljanja i kutno ubrzanje. Veliki uglovi kotrljanja mogu generisati velike inercione sile unutar kućišta opreme.

Komponente internih izmjenjivača bez posebnih modifikacija dizajna mogu biti predmet:

Frettings i vibracije cijevi

zamorno pucanje pregrade

Labavi krajevi anglijske šipke

Savijanje potporne ploče

Udarno opterećenje susjednih cijevi

Preferirani dizajn je vertikalna U-konfiguracija cijevi
Stabilnost Gravitacija{0}}potpomognuto kretanje
Vertikalna orijentacija je posebno poželjna za primjenu na brodu. U ovom rasporedu tok tečnosti prema gore garantuje da je školjka uvek potpuno poplavljena, a efekat gravitacije će pomoći da se stabilizuje distribucija tečnosti unutar posude tokom kretanja posude.

Prednosti vertikalne orijentacije uključuju:

Smanjenje efekata bočnog pljuskanja

Poboljšana fazna stabilnost

Smanjen rizik stvaranja parnih džepova

Konzistentnija disperzija toplote pod uslovima nagiba

U-Tube Bundle uklanja fiksno naprezanje cijevi
U pomorskoj službi uobičajeno je odabrati snop U-cijevi jer dozvoljava:

Nezavisno toplinsko širenje cijevi

Uklanjanje koncentracije naprezanja fiksne ploče cijevi

smanjena opterećenja od toplotnog zamora

Bolja tolerancija na strukturno kretanje

Mehanička usklađenost plutajućeg U- segmenta savijanja je prednost tokom kombinovanog toplotnog i mehaničkog ciklusa.

Unutrašnje ojačanje protiv kretanja broda
Bliski razmak nosača cijevi sprječava oštećenja od vibracija.
U okolnostima jakog prevrtanja, kretanje broda značajno povećava vjerovatnoću interakcije cijevi-na-cijev. Da bi se to kompenziralo, ploče nosača cijevi moraju biti bliže razmaknute nego kod izmjenjivača na zemljištu.

Važni efekti dizajna su:

Manji razmak cijevi bez potpore

Povećana prirodna frekvencija vibracija cijevi

Pojave kotrljanja oscilacija manje amplitude

Prolazno opterećenje: sprečavanje udaranja cijevi

Nosači su dovoljno blizu da cijevi djeluju kao ograničeni snop, a ne kao nezavisni fleksibilni dijelovi.

Čvrsti sistemi pregrada i spona
Pregrade i spone moraju biti dizajnirane tako da imaju jaku otpornost na zamor zbog cikličkog kretanja broda.

Zahtjevi dizajna:

Povećana strukturna debljina pregrada

Setovi anglijske šipke za zaključavanje

Uređaji za zaključavanje protiv otpuštanja

Pojačani zavar i tačka pričvršćivanja

Izbor pričvršćivača otpornih na vibracije

Pomorska oprema mora biti visokog integriteta i klasifikacijska društva kao što su DNV, ABS i Lloyd's Register postavljaju stroge kriterije. Mikro{1}}pokretanje može uzrokovati otpuštanje zatvarača i moraju se koristiti sistemi mehaničkog zaključavanja ili sigurnosnih žica da se to izbjegne.

Ekvivalentna seizmička montaža za pomorske usluge
Kontinuirano seizmičko opterećenje kretanja broda
Montaža brodske opreme često se razmatra na način koji je uporediv sa seizmičkim projektom kopnenih struktura. Opterećenja ubrzanja kotrljanja i udaranja su jednake inercijske sile koje se moraju prenijeti preko potporne konstrukcije.

Sve veća razmatranja dizajna uključuju:

Vršna opterećenja na uglovima nagiba i nagiba

Poboljšanje dinamičkog ubrzanja

Opterećenje od zamora tokom radnog vijeka broda

Udarno opterećenje zbog udara talasa

Konstrukcija baznog okvira za teške uslove rada
Kompletan izmjenjivač će biti ugrađen na kruti noseći okvir brodske-klase, dizajniran za raspodjelu opterećenja na konstrukciju posude.

Uobičajene karakteristike su:

Konstruktivni elementi{0}}ojačani ulošcima

Okviri, čelik, zavarene baze

Podloške za montažu protiv vibracija.

Osnovne ploče za distribuciju opterećenja

Strukturna veza{0}}u tačkama za okvir trupa

Cilj je spriječiti lokalnu koncentraciju naprezanja i osigurati ravnomjeran prijenos opterećenja na strukturnu mrežu plovila.

Umor u morskim operacijama
Dugotrajno-opterećenje od zamora u neprekidnom kretanju
Čak i ako su trenutne sile unutar prihvatljivih granica, ciklično opterećenje tokom hiljada sati može uzrokovati oštećenje od umora:

Nosači cijevi

Zavareni spojevi

Nosači konektori

{0}}Sklopovi anglijske šipke

Montaža interfejsa

Analiza vijeka trajanja zamora postaje ključni aspekt procesa projektiranja, posebno za plovila koja rade u ekstremnim morskim stanjima.

Rezonancija: Zašto je važno izbjegavati
Inherentne frekvencije unutrašnjih struktura treba da budu dobro odvojene od glavnih uzbudljivih frekvencija kretanja broda. Rezonantne okolnosti mogu uzeti manje pokrete i pojačati ih u destruktivne oscilacije.

Strategije dizajna su:

Povećana krutost strukture

Termini nisu smanjeni

Dodatak sučelja za prigušivanje

Optimizacija distribucije mase

Izbor materijala i polimera za PTFE sisteme
PTFE Fleksibilnost pomaže morskom kretanju
Materijali od PTFE cijevi imaju ugrađene-prednosti u pomorskim postavkama jer su:

• Odlična hemijska otpornost

Fleksibilnost pod cikličnim opterećenjima

Otpornost na morsku atmosfersku koroziju

Niska površinska energija smanjuje rizik od zagađivanja

Međutim, PTFE još uvijek treba mehaničko ograničenje kako bi se izbjeglo prekomjerno kretanje pod dinamičkim opterećenjima.

Termo{0}}efekat mehaničkog spajanja
Kombinacija toplinske ekspanzije i kretanja broda rezultira složenim okolnostima utovara. Fleksibilnost U-cijevi omogućava termičko širenje, a konstruktivni nosači brinu o mehaničkom kretanju, a time i stabilnosti sistema tokom rada.

Usklađenost sa klasifikacijskim društvima
Obavezni kriteriji marinskog dizajna
PTFE izmjenjivači za primjenu na brodovima moraju zadovoljiti standarde klasifikacijskog društva koji mogu uključivati:

Provjera integriteta konstrukcije (DNV, ABS, Lloyd's Register)

Odobrenje analize vibracija i zamora

Kvalifikacija udarnog opterećenja

Zahtjevi za sljedivost materijala

Standardi zavarivanja i izrade

Ovi zahtjevi određuju da oprema može izdržati radni vijek plovila u određenim okolišnim okolnostima.

Rezime
Brodski PTFE izmjenjivač za teške nagibe i kotrljanje je u osnovi čvrsta, vertikalno montirana, interno pričvršćena termalna mašina. Kontinuiranim više-aksijalnim opterećenjem od zamora upravlja se U-strukturom cijevi, usko raspoređenim nosačima cijevi, ojačanim sistemima pregrada i temeljno konstruiranim montažnim okvirom.

Tehnika dizajna brodskog kotrljajućeg izmjenjivača PTFE pretvara izmjenjivač u jedan strukturalni sistem koji može podnijeti kontinuirano kretanje, povremena opterećenja od udara i dugotrajno-vibraciono trošenje u pomorskom okruženju.