1. Основная теория механизма герметизации

Физическая основа механизма герметизации

Теория контактного давления

Суть герметизации прокладки состоит в том, чтобы установить достаточное контактное напряжение для компенсации среднего давления

Минимальное эффективное давление герметизации (коэффициент Y): минимальное напряжение сжатия для прокладки, чтобы начать создавать эффект герметизации

Коэффициент прокладки (M): отношение контактного давления, необходимого для поддержания уплотнения к среднему давлению (рекомендуемое значение ASME PCC-1)

Поверхностное взаимодействие

Фактическая площадь контакта составляет только 5-15% от очевидной области контакта (теория шероховатой поверхности Wickers)

Микроязывание достигается путем заполнения поверхностных впадины посредством пластической деформации

Шероховатость поверхности РА следует контролировать при 3,2-6,3 мкм (стандарт ISO 4288)

Характеристики распределения контактного давления

Трехмерное образование поля давления

Макроскопическое распределение давления, генерируемое нагрузкой на фланцевое болт

Локальный контактный пик (до 2-3 раза превышает среднее давление)

Эффект края: 15% ослабление давления в области фланца достигает 40%

Механизм блокировки канала утечки

Многомасштабный принцип герметизации

Макроскопическая масштаба: система фланцевой газеты образует механический барьер

Микроскопическая шкала: материал прокладки заполняет поверхностные дефекты (＞ 90% утечки происходит в поверхностных дефектах уровня 10 мкм)

Молекулярная масштаба: блокировка проникновения полимерных цепей (особенно критическая для молекул газа)

Динамический процесс герметизации

Начальная стадия сжатия: толщина прокладки уменьшается на 20-30%

Стадия релаксации стресса: 15-25% потеря предварительной нагрузки в первые 8 часов

Рабочая этап: необходимо встретиться: p_contact ≥ M × P_Media ΔP_THERMAL

2. Принцип работы прокладки теплообменника

Основной принцип герметизации

Упругая деформация и контактное давление

Прокладка подвергается упругим или пластиковым деформации при действии предварительной нагрузки болта, заполняя микроскопическую неравномерность между фланцами или пластинами (шероховатость поверхности обычно требует RA≤3,2 мкм).

Местная зона контакта с высоким давлением образуется (металлические прокладки могут достигать 200-500 МПа, неметаллические прокладки 50-150 МПа), блокируя путь проникновения средней проникновения.

Механизм поверхностного соединения

Микроскопический уровень: гибкость материалов прокладки (таких как графит, PTFE) заставляет пики шероховатости поверхности соединяться друг с другом, устраняя каналы утечки> 5 мкм.

Макроскопический уровень: структура прокладки (такая как форма волны, форма зуба) компенсирует отклонение параллелизма фланца посредством геометрической деформации (количество компенсации обычно составляет 0,05-0,2 мм).

Адаптивность в динамических условиях труда

Компенсация теплового цикла

Прокладка должна иметь производительность отскока (стандарт ASTM F36 требует отростка ≥40%) для компенсации разницы в термическом расширении фланца.

Адаптация колебания давления

Когда внутреннее давление увеличивается, среднее давление действует на внутреннем крае прокладки, образуя самореализирующий эффект (коэффициент самореживания металлической прокладки раны M = 2,5-3,0).

Вибрационные условия труда

Проектирование износа анти-фреттинга (например, покрытие PTFE) может уменьшить износ поверхности герметизации, вызванной вибрацией.

3. Прокладка теплообменника Часто задаваемые вопросы

• Q1: Каковы основные типы прокладки теплообменника?

Прокладки теплообменника в основном разделены на три категории:

Неметаллические прокладки: такие как нитриловая резина (NBR), EPDM, флуорруббер и т. Д., Подходящие для средних и низких температурных условий (-50 ~ 200 ℃)

Металлические прокладки: включая медные прокладки, зубчатые прокладки из нержавеющей стали и т. Д., Устойчивые к высокой температуре и высокого давления (до 800 ℃/25mpa)

Полуметаллические прокладки: такие как металлические прокладки раны (полосы графита из нержавеющей стали), которые имеют как эластичность, так и прочность и подходят для условий теплового цикла

• Q2: Какую роль играет прокладка в теплообменнике?

Прокладки в основном реализуют четыре функции:

Запечатывание: предотвратить смешивание или протекание горячих и холодных жидкостей

Буферизация давления: компенсируйте напряжение сборки между фланцами/пластинами

Средняя изоляция: расширить путь утечки через структурный дизайн

Поглощение вибрации: уменьшить износ микро-движения во время работы оборудования

• Q3: Как судить, нужно ли заменить прокладку?

Прокладка должна быть заменена при возникновении следующих условий:

Постоянная деформация сжатия> 25%

Поверхностные трещины или химические ямы коррозии (глубина> 0,2 мм)

Скорость отскока после термического велосипеда <30%

Измеренная скорость утечки> в 3 раза больше стандартного значения