Een volledige uitleg van het afdichtingsmechanisme van warmtewisselaarpakkingen: van contactdrukverdeling tot blokkering van het lekkanaal

1. Basistheorie van afdichtingsmechanisme

Fysieke basis van afdichtingsmechanisme

Contactdruktheorie

De essentie van pakkingafdichting is om voldoende contactspanning vast te stellen om de gemiddelde druk te compenseren

Minimale effectieve afdichtdruk (Y -coëfficiënt): de minimale drukspanning voor de pakking om een afdichtingseffect te produceren

Pakkingcoëfficiënt (M): de verhouding van de contactdruk die nodig is om de afdichting tot de gemiddelde druk te houden (ASME PCC-1 standaard aanbevolen waarde)

Oppervlakte -interactie

Het werkelijke contactgebied is goed voor slechts 5-15% van het schijnbare contactgebied (wickers ruwe oppervlaktetheorie)

Micro-seal wordt bereikt door de oppervlakte-landen te vullen door plastic vervorming

Oppervlakteruwheid RA moet worden geregeld op 3,2-6,3 μm (ISO 4288-standaard)

Contactdrukverdelingskenmerken

Driedimensionale drukveldvorming

Macroscopische drukverdeling gegenereerd door flensboutbelasting

Lokale contactdrukpiek (tot 2-3 keer de gemiddelde druk)

Randeffect: 15% gebiedsdrukverzwakking van de buitenrand van de flens bereikt 40%

Lekingskanaal blokkeermechanisme

Multi-schaal afdichtingsprincipe

Macroscopische schaal: flens-gasket-systeem vormt een mechanische barrière

Microscopische schaal: pakkingmateriaal vult oppervlaktefouten (＞ 90% lekkage treedt op in oppervlaktedefecten van 10 μm niveau)

Moleculaire schaal: permeatieblokkering van polymeerketens (vooral kritisch voor gasmoleculen)

Dynamisch afdichtingsproces

Eerste compressiefase: de dikte van de pakking neemt af met 20-30%

Stressverslaimfase: 15-25% voorbelastverlies in de eerste 8 uur

Werkfase: moet ontmoeten: p_contact ≥ m × p_media Δp_thermal

2. Werkprincipe van pakking van warmtewisselaar

Basisafdichtingsprincipe

Elastische vervorming en contactdruk

De pakking ondergaat elastische of plastic vervorming onder de werking van boutprelading, waardoor de microscopische oneffenheden tussen flenzen of platen worden gevuld (oppervlakteruwheid vereist meestal RA≤3,2μm).

Er wordt een lokaal hogedrukcontactoppervlak gevormd (metalen pakkingen kunnen 200-500 mpa, niet-metalen pakkingen 50-150 mpa bereiken), waardoor het medium penetratiepad wordt geblokkeerd.

Oppervlakte -bindingsmechanisme

Microscopisch niveau: de flexibiliteit van pakkingmaterialen (zoals grafiet, PTFE) zorgt ervoor dat de pieken van de oppervlakteruwheid in elkaar passen, waardoor lekkanalen> 5μm worden geëlimineerd.

Macroscopisch niveau: de pakkingstructuur (zoals golfvorm, tandvorm) compenseert de flens parallellismeafwijking door geometrische vervorming (de compensatiehoeveelheid is meestal 0,05-0,2 mm).

Aanpassingsvermogen onder dynamische werkomstandigheden

Thermische cycluscompensatie

De pakking moet reboundprestaties hebben (ASTM F36 -standaard vereist een rebound -percentage van ≥40%) om het thermische expansieverschil van de flens te compenseren.

Drukschommeling aanpassing

Wanneer de interne druk toeneemt, werkt de gemiddelde druk op de binnenrand van de pakking en vormt een zelfdichtend effect (zelfstudiecoëfficiënt van metaalwondpakking M = 2,5-3,0).

Trillingswerkomstandigheden

Anti-fretting slijtage (zoals PTFE-coating) kan de slijtage van het afdichtoppervlak veroorzaakt door trillingen verminderen.

3. Warmtewisselaar pakking FAQ

• V1: Wat zijn de belangrijkste soorten warmtewisselaarspakkingen?

Warmtewisselaar pakkingen zijn voornamelijk verdeeld in drie categorieën:

Niet-metalen pakkingen: zoals nitrilrubber (NBR), EPDM, fluorubber, enz., Geschikt voor omstandigheden op gemiddelde en lage temperatuur (-50 ℃ ~ 200 ℃)

Metalen pakkingen: inclusief koperen pakkingen, roestvrijstalen getande pakkingen, enz., Bestand tegen hoge temperatuur en hoge druk (tot 800 ℃/25mpa)

Semi-metalen pakkingen: zoals metaalwondpakkingen (grafiet roestvrijstalen stalen), die zowel elasticiteit als sterkte hebben en geschikt zijn voor thermische cyclusomstandigheden

• V2: Welke rol speelt de pakking in de warmtewisselaar?

Pakkingen realiseren voornamelijk vier functies:

Afdichting: voorkom dat hete en koude vloeistoffen mengen of lekken

Drukbuffering: compenseer de montagespanning tussen flenzen/platen

Gemiddelde isolatie: verleng het lekpad door structureel ontwerp

Trillingsabsorptie: verminder de micro-bewegingslijtage tijdens de werking van apparatuur

• V3: Hoe te beoordelen of de pakking moet worden vervangen?

De pakking moet worden vervangen wanneer de volgende omstandigheden optreden:

Compressie permanente vervorming> 25%

Oppervlaktescheuren of chemische corrosiekuilen (diepte> 0,2 mm)

Rebound -percentage na thermische fietsen <30%

Gemeten lekkagesnelheid> 3 keer de standaardwaarde