Hogyan tervezzünk PTFE hőcserélőt erős dőléssel és gördüléssel járó hajófedélzeti alkalmazásokhoz?

Hőcserélő a folyamatos működéshez
A hajón lévő hőcserélő soha nem áll helyben. A hajó folyamatosan gurul, dől, billeg és billeg, ahogy reagál a hullámterhelésre és a változó tengeri állapotokra. Ezek a mozgások az összes telepített berendezést állandó és többirányú kifáradási környezetbe helyezik, és minden egyes berendezés hosszú-időtartamú dinamikus stressztesztjévé válik.

Egy normál, enyhén alátámasztott vízszintes csőköteg ilyen körülmények között gyorsan megsérülne az ismétlődő ütések, rezgések és támasztó rázkódás miatt. Ezért a tengeri üzemeltetésre alkalmas PTFE hőcserélőt szerkezetileg integrált rendszerként kell megtervezni, belső komponensei korlátozva, külső részei pedig egyetlen merev mechanikai egységként vannak beépítve.

A helyesen megtervezett PTFE hőcserélő hajófedélzeti dőlésszögű gördülő berendezést hajón belüli hajónak kell tekinteni. Minden csövet és minden tartószerkezetet védeni kell a folyamatos vihar jellegű terheléshez.

A hőcserélőnek erős,{0}}önálló tömbnek kell lennie, belülről merevíteni, mint egy hajó testét, hogy ellenálljon az óceánok mozgásából adódó szüntelen-lassú földrengésnek.

Miért van szükség speciális tervezési filozófiára a hajó fedélzeti mozgásához?
Több-Axiális dinamikus terhelési feltételek
A szárazföldi{0}}telepítésekkel ellentétben a tengeri rendszerek bonyolult mozgási mintáknak vannak kitéve, beleértve:

Görgetés (oldalról--oldalra forgatás)

Roll (oldalirányú elforgatás)

Függőleges fordítás (heave)

Lehajlás (forgás vízszintes tengely körül)

Hirtelen becsapódó események erős hullámokban

Ezeket a mozgásokat az edény stabilitási paraméterei (pl. metacentrikus magasság) szabályozzák. Ezek határozzák meg a gördülési periódust és a szöggyorsulást. A nagy dőlésszögek nagy tehetetlenségi erőket generálhatnak a berendezés burkolatán belül.

A belső hőcserélők egyedi tervezési módosítás nélküli alkatrészeire a következők vonatkozhatnak:

Frettings és csővibráció

a terelőlemez fáradásos repedése

Laza kötőrúdvégek

Tartólemez hajlítása

A szomszédos csövek ütési terhelése

Az előnyben részesített kialakítás a függőleges U{0}}cső konfiguráció
Stabilitás Gravity{0}}Assisted Motion
A függőleges tájolás különösen a hajófedélzeti alkalmazásoknál kívánatos. Ebben az elrendezésben a folyadék felfelé áramlása garantálja, hogy a héj mindig teljesen el van árasztva, és a gravitáció hatása segít stabilizálni a folyadék eloszlását az edényben az edény mozgása során.

A függőleges tájolás előnyei a következők:

Az oldalsó csúszási hatások csökkentése

Fokozott fázisstabilitás

Csökkentett párazsákképződés kockázata

Konzisztensebb hőeloszlás döntött körülmények között

U-A csőköteg megszünteti a rögzített csőfeszülést
A tengeri szolgáltatásban gyakori az U{0}}csőcsomag kiválasztása, mivel ez lehetővé teszi:

A csövek független hőtágulása

Rögzített csőlapfeszültség-koncentráció eltávolítása

csökkentett hőfáradási terhelések

Jobb tolerancia a szerkezeti mozgásokkal szemben

A lebegő U{0}}kanyar szegmens mechanikai megfelelősége előnyös a kombinált hő- és mechanikai ciklus során.

Belső megerősítés a hajó mozgása ellen
A csőtartók szoros távolsága megakadályozza a vibráció okozta károkat.
Erős gurulási körülmények között a hajó mozgása jelentősen megnöveli a cső -to- kölcsönhatásának valószínűségét. Ennek kompenzálására a csőtartó lemezeket közelebb kell elhelyezni, mint a szárazföldi hőcserélőkben.

A fontos tervezési hatások a következők:

Kisebb csőtávolság alátámasztás nélkül

A csőrezgés sajátfrekvenciája megnőtt

Kisebb amplitúdójú oszcillációs gördülési előfordulások

Átmeneti terhelés: csőcsapás megelőzése

A támasztékok elég közel vannak ahhoz, hogy a csövek zárt kötegként működjenek, nem pedig független rugalmas részekként.

Erős terelő- és kötőrúdrendszerek
A terelőlemezeket és a rögzítőrudakat úgy kell megtervezni, hogy erősen ellenálljanak a hajó ciklikus mozgásából eredő kifáradásnak.

Tervezési követelmények:

A terelőlemezek megnövelt szerkezeti vastagsága

Reteszelő rúd készletek

Reteszelő szerkezetek kilazulás ellen

Megerősített hegesztési és rögzítési pont

Rezgésálló kötőelemek kiválasztása

A tengeri felszereléseknek nagy integritásúaknak kell lenniük, és az olyan osztályozó társaságok, mint a DNV, az ABS és a Lloyd's Register szigorú követelményeket támasztanak. A mikromozgás a rögzítők kilazulását okozhatja, és ennek elkerülésére mechanikus reteszelést vagy biztonsági huzalrendszert kell alkalmazni.

Egyenértékű szeizmikus szerelés a tengeri szolgálathoz
A hajómozgások folyamatos szeizmikus terhelése
A fedélzeti berendezések felszerelését gyakran a földi szerkezetek szeizmikus tervezéséhez hasonló módon veszik figyelembe. A gördülési gyorsulás és a csattanó terhelések egyenlő tehetetlenségi erők, amelyeket a tartószerkezeten keresztül kell továbbítani.

A növekvő tervezési szempontok közé tartozik:

Csúcsterhelések a dőlés- és dőlésszögeken

Dinamikus gyorsulásnövelés

Fárasztó terhelés a hajó élettartama alatt

Lökésterhelés a hullám becsapódása miatt

Nagy teherbírású alapváz konstrukció
A teljes hőcserélőt egy merev, hajó{0}}besorolású tartókeretre kell felszerelni, amelyet úgy terveztek, hogy a terhelést elosztja a tartály szerkezetében.

A közös jellemzők a következők:

Gusset{0}}megerősített szerkezeti elemek

Keretek, acél, hegesztett talpak

Rezgéscsillapító{0}}rögzítőlapok.

Teherelosztó alaplemezek

Szerkezeti kötés-pontokban a hajótest keretéhez

A cél a lokális feszültségkoncentrációk megelőzése és a terhelés egyenletes átvitele a hajó szerkezeti rácsába.

Tengeri hadművelet Life Fatigue
Hosszú távú -fáradásos terhelés folyamatos mozgás közben
Még ha a pillanatnyi erők is elfogadható határokon belül vannak, a több ezer órán át tartó ciklikus terhelés kifáradási károkat okozhat:

Csőtartók

Hegesztett kötések

Konzol csatlakozók

Rúd{0}}szerelvények

Interfészek szerelése

A kifáradási élettartam elemzése a tervezési folyamat kulcsfontosságú szempontjává válik, különösen a szélsőséges tengeri állapotokban működő hajók esetében.

Rezonancia: Miért fontos elkerülni?
A belső szerkezetek inherens frekvenciáit jól el kell különíteni a hajó mozgásának fő izgalmas frekvenciáitól. A rezonancia körülményei kisebb mozgásokat vehetnek fel, és pusztító oszcillációvá erősíthetik azokat.

A tervezési stratégiák a következők:

Megnövekedett merevség a szerkezetben

Nem csökkentett időszakok

Csillapító interfészek hozzáadása

A tömegeloszlás optimalizálása

Anyag és polimer kiválasztása PTFE-rendszerekhez
A PTFE rugalmassága elősegíti a tengeri mozgást
A PTFE csőanyagoknak beépített előnyük van{0}}a tengeri közlekedésben, mivel:

• Kiváló vegyszerállóság

Rugalmasság ciklikus terhelések mellett

Ellenállás a tengeri légköri korrózióval szemben

Az alacsony felületi energia csökkenti a szennyeződés kockázatát

A PTFE-nek továbbra is mechanikai kényszerre van szüksége, hogy elkerülje a dinamikus terhelés alatti túlzott mozgást.

Hő{0}}mechanikai csatolóhatás
A hőtágulás és a hajó mozgásának kombinációja összetett rakodási körülményeket eredményez. Az U-cső rugalmassága lehetővé teszi a hőtágulást, a szerkezeti támasztékok pedig gondoskodnak a mechanikai mozgásról, és ezáltal a rendszer működés közbeni stabilitásáról.

Az osztályozó társaságoknak való megfelelés
Kötelező tengeri tervezési kritériumok
A hajófedélzeti alkalmazásokhoz használt PTFE hőcserélőknek meg kell felelniük a hajóosztályozó társaság szabványainak, amelyek magukban foglalhatják:

Szerkezeti integritás ellenőrzése (DNV, ABS, Lloyd's Register)

Rezgés- és fáradtságelemzés jóváhagyása

Ütésterhelési minősítés

Az anyagok nyomon követhetőségére vonatkozó követelmények

Hegesztési és gyártási szabványok

Ezek a követelmények előírják, hogy a berendezés meghatározott környezeti körülmények között kibírja a hajó élettartamát.

Összegzés
A fedélzeti PTFE hőcserélő erős dőléshez és gördüléshez alapvetően egy kemény, függőlegesen szerelt, belső merevítésű termikus gép. A folyamatos több-axiális kifáradási terhelést U-csőszerkezet, szorosan elhelyezett csőtámaszok, megerősített terelőlemez-rendszerek és alaposan felépített szerelőkeret kezeli.

A PTFE hőcserélő hajófedélzeti görgős tervezési technikája a hőcserélőt egyetlen szerkezeti rendszerré alakítja, amely képes kezelni a tengeri környezet folyamatos mozgását, alkalmankénti becsapódó terheléseit és hosszú távú vibrációs kopását.