Pełne wyjaśnienie mechanizmu uszczelnienia uszczelek wymiennika ciepła: od rozkładu ciśnienia kontaktowego po blokowanie kanału upływowego- Ningbo Rilson Sealing Material Co., Ltd

1. Podstawowa teoria mechanizmu uszczelnienia

Fizyczne podstawy mechanizmu uszczelnienia

Teoria ciśnienia kontaktowego

Istotą uszczelnienia uszczelki jest ustalenie wystarczającego naprężenia kontaktowego w celu zrównoważenia średniego ciśnienia

Minimalne efektywne ciśnienie uszczelniające (współczynnik Y): Minimalne naprężenie ściskające dla uszczelki, aby zacząć wytwarzać efekt uszczelniający

Współczynnik uszczelki (M): Stosunek ciśnienia styku wymaganego do utrzymania uszczelnienia do średniego ciśnienia (standardowa wartość zalecana ASME PCC-1)

Interakcja powierzchniowa

Rzeczywisty obszar kontaktowy stanowi tylko 5-15% pozornego obszaru kontaktowego (teoria powierzchni szorstkiej Wickers)

Mikro-urzekło osiąga się poprzez wypełnienie koryta powierzchniowych przez deformację plastyczną

Chropowatość powierzchni RA powinna być kontrolowana przy 3,2-6,3 μm (standard ISO 4288)

Charakterystyka rozkładu ciśnienia kontaktowego

Trójwymiarowe tworzenie pola ciśnienia

Makroskopowy rozkład ciśnienia generowany przez obciążenie śruby kołnierza

Lokalny szczyt ciśnienia kontaktowego (do 2-3 razy średnie ciśnienie)

Efekt krawędzi: 15% ciśnienie powierzchni krawędzi zewnętrznej kołnierza osiąga 40%

Mechanizm blokowania kanału wycieku

Zasada uszczelniania wielu skali

Skala makroskopowa: System gasketowy kołnierza tworzy barierę mechaniczną

Skala mikroskopowa: Materiał uszczelek wypełnia wady powierzchni (＞ 90% wycieku występuje w wadach powierzchniowych poziomu 10 μm)

Skala molekularna: blokowanie przenikania łańcuchów polimerowych (szczególnie krytyczne dla cząsteczek gazu)

Proces dynamicznego uszczelnienia

Początkowy etap kompresji: grubość uszczelki zmniejsza się o 20-30%

Stopień relaksacji stresu: 15-25% utrata obciążenia wstępnego w ciągu pierwszych 8 godzin

Etap pracy: trzeba spełnić: p_contact ≥ m × P_Media δP_THERMAL

2. Zasada pracy uszczelki wymiennika ciepła

Podstawowa zasada pieczęci

Elastyczne odkształcenie i ciśnienie kontaktowe

Uszczelka ulega deformacji sprężystej lub plastikowej pod działaniem wstępnego obciążenia śrubowego, wypełniając mikroskopijną nierównomierność między kołnierzami lub płytkami (chropowatość powierzchni zwykle wymaga RA ≤3,2 μm).

Powstany jest lokalny obszar styku pod wysokim ciśnieniem (metalowe uszczelki mogą osiągnąć 200-500 MPa, niemetalowe uszczelki 50-150 MPa), blokując ścieżkę penetracji średniej.

Mechanizm wiązania powierzchni

Poziom mikroskopowy: Elastyczność materiałów uszczelki (takich jak grafit, PTFE) sprawia, że piki chropowatości powierzchni pasują do siebie, eliminując kanały upływowe> 5 μm.

Poziom makroskopowy: Struktura uszczelki (taka jak kształt fali, kształt zęba) kompensuje odchylenie równoległości kołnierza poprzez odkształcenie geometryczne (ilość kompensacji wynosi zwykle 0,05-0,2 mm).

Zdolność adaptacyjna w dynamicznych warunkach pracy

Kompensacja cyklu termicznego

Uszczelka musi mieć wydajność odbicia (standard ASTM F36 wymaga szybkości odbicia ≥40%), aby zrekompensować różnicę rozszerzania cieplnego kołnierza.

Adaptacja fluktuacji ciśnienia

Gdy ciśnienie wewnętrzne wzrasta, średnie ciśnienie działa na wewnętrzną krawędź uszczelki, tworząc efekt samozachowawczy (współczynnik samozachowawczy uszczelki rany metalowej M = 2,5-3.0).

Warunki pracy wibracji

Projekt zużycia przeciwdziałania (takim jak powłoka PTFE) może zmniejszyć zużycie powierzchni uszczelnienia spowodowanego wibracją.

3. Uszczelka wymiennika ciepła FAQ

P1: Jakie są główne typy uszczelek wymiennika ciepła?

Uszczelki wymiennika ciepła są podzielone głównie na trzy kategorie:

Uszczelki niemetaliczne: takie jak gumka nitrylowa (NBR), EPDM, Fluororubber itp., Odpowiednie dla warunków średniej i niskiej temperatury (-50 ℃ ~ 200 ℃)

Metalowe uszczelki: w tym miedziane uszczelki, uszczelki ze stali nierdzewnej itp., Odporne na wysoką temperaturę i wysokie ciśnienie (do 800 ℃/25mPa)

Półmetaliczne uszczelki: takie jak uszczelki rany metalowe (grafitowe paski ze stali nierdzewnej), które mają zarówno elastyczność, jak i wytrzymałość i są odpowiednie do warunków cyklu termicznego