مشکل ارتعاش
لوله های مبدل حرارتی PTFE انعطاف پذیر هستند. مدول الاستیک پایین آنها (0.5 گیگا پاسکال در مقابل{2}} گیگا پاسکال برای فولاد) به این معنی است که آنها تحت یک بار معین بیشتر منحرف می شوند و فرکانس های طبیعی کمتری نسبت به لوله های فلزی با ابعاد مشابه دارند. فرکانسهای طبیعی پایینتر آنها را به فرکانسهای تحریک رایج در مخازن فرآیند-تیغه همزن-فرکانسهای عبور (2-10 هرتز)، فرکانسهای عبور پره پمپ (20-100 هرتز) و آشفتگی جریان (باند پهن) نزدیکتر میکند.
اگر فرکانس طبیعی یک لوله با فرکانس تحریک منطبق باشد، رزونانس رخ می دهد. لوله با دامنه زیاد می لرزد، لوله های مجاور را تحت تاثیر قرار می دهد یا در نقاط تماس صفحه پشتیبانی سایش می کند. لرزش آسیب خستگی را تسریع می کند و می تواند منجر به شکست زودرس لوله شود.
تعداد صفحات نگهدارنده{0}}که طول دهانه پشتیبانی نشده بین پایهها را تعیین میکند-متغیر طراحی اولیه است که فرکانس طبیعی لوله را کنترل میکند. پشتیبانی بیشتر به معنای دهانه های کوتاه تر، فرکانس های طبیعی بالاتر و خطر رزونانس کمتر است.
محاسبه فرکانس طبیعی
فرکانس طبیعی یک -لوله تک دهانه بین دو تکیه گاه عبارت است از: f_n=(π / 2L²) × √(EI / m)، که در آن L طول دهانه بین تکیه گاه ها، E مدول خمشی PTFE در دمای کار، I ممان مساحت اینرسی لوله متقاطع است (در مجموع طول لوله در واحد{4}). بخار / میعانات موجود).
فرکانس با مجذور طول دهانه نسبت معکوس دارد. نصف شدن طول دهانه (دوبرابر شدن تعداد تکیه گاه ها) فرکانس طبیعی را چهار برابر می کند. این وابستگی قوی باعث می شود که فاصله پشتیبانی موثرترین ابزار طراحی برای کنترل ارتعاش باشد.
برای یک لوله PTFE دیواری 10 میلیمتری OD × 1 میلیمتری در 80 درجه (E ≈ 300 MPa)، فرکانس طبیعی برای طولهای دهانه مختلف:
| طول دهانه (میلی متر) | تعداد ساپورت (لوله 3 متر) | فرکانس طبیعی (هرتز) |
|---|---|---|
| 1,500 | 1 (فقط پشتیبانی از پایان) | 2.5 |
| 750 | 3 | 10 |
| 500 | 5 | 22.5 |
| 375 | 7 | 40 |
| 300 | 9 | 62.5 |
| 250 | 11 | 90 |
معیار اجتناب از تشدید
برای جلوگیری از تشدید، فرکانس طبیعی لوله باید حداقل 20% بالاتر از بالاترین فرکانس تحریک مورد انتظار یا حداقل 20% کمتر از کمترین فرکانس تحریک مورد انتظار باشد. برای مخزن همزن معمولی با فرکانس عبور تیغه همزن-3-8 هرتز و فرکانس عبور پره پمپ 40-60 هرتز، فرکانس طبیعی لوله باید زیر 2.4 هرتز (برای اکثر دهانه ها غیر عملی) یا بالای 72 هرتز باشد.
دستیابی به فرکانس طبیعی بالای 72 هرتز به طول دهانه تقریباً 280 میلی متر یا کمتر- که مربوط به 10 صفحه پشتیبانی برای یک لوله 3 متری است، نیاز دارد. این یک طراحی محافظه کارانه است که در برابر همه منابع تحریک معمولی ایمنی ایجاد می کند.
اگر فرکانس های همزن و پمپ به خوبی- مشخص و کنترل شده باشند، ممکن است طراحی کمتر محافظه کارانه ای قابل قبول باشد. اگر همزن زیر 32 هرتز و پمپ زیر 32 هرتز کار کند (برای پمپ ها معمول نیست) دهانه 375 میلی متری (7 پایه، فرکانس طبیعی 40 هرتز) کافی است.
حد پشتیبانی عملی
هر صفحه پشتیبانی هزینه را اضافه می کند، حجم مخزن را اشغال می کند و افت فشار را در سمت پوسته افزایش می دهد. محدودیت عملی برای تعداد پشتیبانی وجود دارد. برای اکثر کاربردها، 5 تا 9 صفحه پشتیبانی برای یک لوله 3 متری (با دهانه 300-500 میلی متر) مقاومت کافی در برابر لرزش را بدون هزینه گزاف فراهم می کند. عدد دقیق توسط محیط تحریک خاص تعیین می شود.
خلاصه
The number of support plates determines the tube natural frequency, which must be separated from the excitation frequencies to avoid destructive resonance. A span length of 280mm or less (natural frequency >72 هرتز) برای اکثر منابع تحریک صنعتی مصونیت ایجاد می کند. تعداد صفحات پشتیبانی یک پارامتر طراحی حیاتی برای قابلیت اطمینان مبدل حرارتی PTFE در سیستم های همزن یا پمپ شده است.
پشتیبانی مهندسی برای تجزیه و تحلیل ارتعاش دسته لوله PTFE پس از ارائه ابعاد لوله، طول لوله، مشخصات همزن و پمپ و دمای عملیاتی در دسترس است.
