Quels sont les facteurs provoquant l'usure des échangeurs de chaleur à coque-et-à tubes ?

Échangeurs de chaleur à calandre-et-à tubessont largement utilisés et se déclinent dans une gamme complète de types. De nombreux clients se sentent perdus ou pris au dépourvu lorsqu'ils sont confrontés à des problèmes d'usure de divers échangeurs de chaleur à calandre-et-à tubes. Alors, quels sont les facteurs qui provoquent l'usure des échangeurs de chaleur à calandre-et-à tubes ?

Dans un échangeur de chaleur, les tubes traversent des plaques déflectrices en laissant des espaces entre eux. L'écoulement du fluide côté calandre induit des vibrations des tubes. A ce moment, les tubes et les déflecteurs subiront une usure. Lorsque les déflecteurs sont minces et durs, le taux d'usure des tubes de l'échangeur de chaleur à calandre-et-à tubes est plus rapide.

En pratique, le mouvement relatif entre les tubes et les chicanes provoqué par les vibrations est très complexe. Parce que les tubes vibrants entreront en contact ou se sépareront à plusieurs reprises des déflecteurs, ce qui entraînera à la fois un glissement et un impact évident.

Ici, le processus d'usure depuis le métal attaché jusqu'à la formation d'une couche d'oxyde comprend les étapes suivantes : les vibrations détachent la couche superficielle, provoquent l'adhésion, la déformation élastique et le transfert de métal ; les débris d'usure s'oxydent et forment une couche intermédiaire ; des débris d'usure lâches sont alors générés par l'usure. Ces particules abrasives libres sont facilement emportées par le fluide, ce qui accélère l'usure. Ce cycle se poursuit jusqu'à ce que l'équipement soit usé.

1. Matériaux d'assemblage de coque des échangeurs de chaleur à coque-et-à tubes

Lorsque les tubes et les chicanes sont réalisés dans le même matériau, leurs taux d'usure sont approximativement égaux.

Concernant les performances des matériaux réfractaires, lorsque le matériau du déflecteur est plus dur que le matériau du tube, les tubes s'usent plus rapidement.

2. Dégagement entre les tubes et les trous des tubes déflecteurs, taux de vibration et amplitude

L'amplitude, la fréquence des vibrations et le jeu entre les tubes et les trous des tubes déflecteurs (ainsi que le taux et l'amplitude des vibrations) ont un impact important sur l'usure et l'impact. Le degré d'usure augmente avec l'augmentation de l'amplitude et de la fréquence. En effet, l'énergie cinétique des tubes augmente avec l'augmentation de l'amplitude et de la fréquence, ce qui entraîne une plus grande énergie cinétique d'impact, ce qui accélère l'usure par impact et l'usure de l'adhésif.

3. Structure géométrique des surfaces d'impact et propriétés des matériaux

Les dimensions géométriques des tubes (épaisseur de paroi, diamètre du tube, conditions aux limites, etc.), les dimensions géométriques des déflecteurs (épaisseur de la plaque, diamètre des trous des tubes, espacement des déflecteurs, etc.) et les propriétés matérielles des tubes et des déflecteurs affectent toutes l'usure des tubes.

Certaines expériences ont montré que lorsqu'il y a de la cire dans l'espace entre les tubes et les trous des tubes déflecteurs, aucun bruit d'impact n'est produit. En effet, la cire réduit le jeu entre les tubes et les trous des tubes déflecteurs ; en même temps, la cire a également un effet lubrifiant, atténuant ainsi considérablement les vibrations. Dans la production pratique, par exemple, les échangeurs de chaleur des raffineries de pétrole ont une lubrification moyenne relativement bonne, de sorte que l'usure n'est pas si grave. Lorsque le support est abrasif, l'usure augmente considérablement.

Les mesures de protection suivantes peuvent être adoptées pour réduire le taux d'usure.

La sélection de combinaisons de matériaux métalliques mutuellement insolubles peut limiter l’usure de l’adhésif.

Protection du revêtement : la protection contre la lubrification, la protection du film de surface et d'autres protections de couche d'interface peuvent toutes réduire l'usure.

Protection de conversion : sélectionnez la dureté, la rugosité et la résistance de contact appropriées de la "paire métallique" pour convertir les dommages dus à l'usure à un niveau acceptable.

La réduction du jeu entre les tubes et les trous des tubes déflecteurs peut réduire considérablement l’usure. Si le jeu entre les tubes et les trous des tubes déflecteurs est réduit de moitié par rapport à l'original, le degré d'usure sera réduit à [la proportion originale, texte original incomplet].

Enrouler des bandes entre les tubes ou insérer des tiges (plaques ou cales) pour empêcher les vibrations des tubes peut également réduire l'usure. Alternativement, des échangeurs de chaleur à tiges à chicane peuvent être sélectionnés.

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