管道與板式換熱器接口處的熱補償設計,是避免溫度變化導致設備與管道損壞的重要環節。由于換熱器運行時,介質溫度會使管道與設備殼體產生熱脹冷縮,如果接口處無熱補償措施,溫差產生的應力會傳遞至板式換熱器法蘭、板片或管道焊縫,可能導致法蘭密封失效、管道彎曲變形,甚至板片裂紋,艾克森建議根據溫度變化幅度、管道材質與長度,判斷是否需要做熱補償及選擇合適的補償方式。
1.需明確熱補償的核心作用:吸收管道與板式換熱器因溫度差異產生的位移,釋放熱應力。當板式換熱器介質溫度與環境溫度差異較大,或管道長度較長時,管道的熱脹冷縮量會顯著增加,如果接口處剛性連接,熱應力會直接作用于換熱器接口。例如,當熱水介質溫度為120℃,環境溫度為 20℃時,10m長的碳鋼管道熱伸長量約為12mm,如果未做熱補償,12mm的位移會使艾克森板式換熱器法蘭承受巨大的橫向拉力,導致墊片壓縮量變化,出現介質泄漏;長期運行還會使換熱器殼體產生變形,影響板片密封性能。
2.常見的熱補償方式有三種,需根據實際工況選擇:一是使用波紋補償器,這是最常用的方式,將波紋補償器安裝在靠近換熱器接口的管道上,利用波紋的彈性變形吸收管道熱位移。選擇時需注意補償器的補償量與耐壓等級,例如管道熱位移量為10mm,應選擇補償量≥12mm的波紋補償器。安裝時需確保補償器與管道同軸,以免橫向偏移導致補償器損壞,同時在補償器兩端設置導向支架,防止管道橫向振動。
3.采用管道自然補償,適用于管道長度較短、溫差較小的場景,通過管道自身的彎曲形狀吸收熱位移。例如,在換熱器出口管道上設計一個90°彎管,當管道熱伸長時,彎管處會產生彈性變形,釋放熱應力。這種方式無需額外設備,成本低,但需確保彎管半徑足夠,且管道支架布置合理,避免彎管處受力過大。
4.使用套筒補償器,適用于大直徑管道或高溫高壓工況,通過內套筒與外殼的相對滑動吸收熱位移。套筒補償器的補償量較大,但需定期維護密封填料,防止介質泄漏,因此更適合非腐蝕性介質系統。
如果溫差較小(≤20℃)、管道長度極短(≤3m),且管道材質為不銹鋼,可暫不設置熱補償,但需在接口處選用柔性密封墊片,并適當降低法蘭螺栓擰緊力矩,減少剛性約束。
管道與板式換熱器接口是否需要熱補償,需根據溫差、管道長度與材質綜合判斷,必要時選擇合適的補償方式,才能釋放熱應力,保護艾克森板式換熱器設備與管道,確保系統長期穩定運行。
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