Оцінка ефективності методів розвальцювання товстостінних труб в трубній решітці теплообмінників
DOI:
https://doi.org/10.33216/1998-7927-2024-285-5-16-23Ключові слова:
теплообмін, товстостінні труби, покрокове вальцювання, безперервне вальцювання, оцінка, герметичність з'єднань, трубні решіткиАнотація
Робота присвячена експериментальному дослідженню методів розвальцьовування товстостінних труб у товстих трубних решітках, що застосовуються в сучасних теплообмінних апаратах. Ефективність роботи промислових систем багато в чому залежить від надійності обладнання, основним елементом якого є кожухотрубчасті теплообмінники. Останнім часом набирає популярності використання товстостінних труб, що забезпечує більш високі показники міцності і герметичності з'єднань. Однак, використання таких труб вимагає застосування методів попередньої деформації кінців труб під кутом, який відповідає конічній поверхні отворів у трубній решітці. Це забезпечує більш щільне з'єднання перед подальшим зварюванням і розвальцюванням по всій товщині решітки.
Основна мета роботи полягє в порівняльному аналізі покрокового і безперервного методів розвальцьовування, які широко застосовуються в промисловості. Ці методи істотно різняться за своєю продуктивністю, якістю та часовими витратами. Оцінка цих параметрів дає змогу виявити переваги та недоліки кожного з них, що стає основою для подальшого вибору оптимального методу залежно від умов виготовлення. Під час дослідження особливу увагу приділяли ключовим показникам, таким як міцність і герметичність з'єднань, а також стан поверхонь розвальцьованих ділянок труб. Дослідження проводилися на базі виробничого підрозділу ТОВ Юженерго, м. Дніпро.
Експериментальні дані отримані на основі досліджень з'єднань труб, виготовлених зі сталі A335 Grade P12 з різними параметрами діаметрів і товщини стінок. У процесі роботи також проведено кількісну оцінку часу, що витрачається на виконання операцій розвальцьовування кожним методом. Результати досліджень показали, що безперервне вальцювання є пріоритетним напрямком для закріплення труб малого діаметру в умовах, коли потрібна висока міцність з'єднань за мінімальних витрат часу.
Розглянуті в роботі результати можуть бути корисними для поліпшення технологічних процесів виробництва та експлуатації теплообмінних апаратів. Застосування отриманих даних дає змогу підвищити не тільки надійність і довговічність обладнання, а й його економічну ефективність, що особливо важливо в умовах сучасних промислових вимог.
Посилання
1. Patel A. Heat exchangers in industrial applications: efficiency and optimization strategies. International journal of engineering research & technology (ijert). 2023. T. 12, № 09.https://doi.org/10.17577/IJERTV12IS090003.
2. Lingeswara S., Omar R., Ghazi T. I. M. Reliability analysis on a shell and tube heat exchanger. IOP conference series: earth and environmental science. 2016. T. 36. S. 012012. https://doi.org/10.1088/1755-1315/36/1/012012.
3. Hewitt G. F., Pugh S. J. Approximate design and costing methods for heat exchangers. Heat transfer engineering. 2007. T. 28, № 2. S. 76–86. https://doi.org/10.1080/01457630601023229.
4. Martin P.W. Factors that affect tube-tubesheet joint integrity. IASMiRT, 1991.
5. Innovative adsorbent heat exchangers: design and evaluation / L. Schnabel ta in. Innovative heat ex-changers. Cham, 2017. S. 363–394. https://doi.org/10.1007/978-3-319-71641-1_12.
6. Effect of tube arrangement on the welding of the tube-to-tubesheet joint of shell-and-tube heat ex-changers using the finite element method / R. Shei-bani ta in. Journal of materials engineering and per-formance. 2024. https://doi.org/10.1007/s11665-024-09428-0.
7. Tselishchev M. F., Plotnikov P. N., Brodov Y. M. Effect of the sequence of tube rolling in a tube bun-dle of a shell and tube heat exchanger on the stress–deformed state of the tube sheet. Thermal engineer-ing. 2015. T. 62, № 11. S. 802–806. https://doi.org/10.1134/s0040601515110099.
8. P-1000 series boiler tube expander - powermaster tube expanders. Tube Expanders | Tube Cleaners | Tube Facing Machines - POWERMASTER LTD. https://www.powermaster.in/en/tube-expanders/boiler-tube-expanders-p1000.asp.
9. 800 series condenser tube expander - powermaster tube expanders. Tube Expanders | Tube Cleaners | Tube Facing Machines - POWERMASTER LTD. https://www.powermaster.in/en/tube-expanders/condenser-tube-expanders-800.asp.
10. V series non parallel tube expander | POWERMASTER LTD. Tube Expanders | Tube Cleaners | Tube Facing Machines - POWERMASTER LTD. https://www.powermaster.in/en/tube-expanders/v-series-non-parallel-tube-expanders.asp.