Giải thích đầy đủ về cơ chế bịt kín của các miếng đệm trao đổi nhiệt: từ phân phối áp suất tiếp xúc đến chặn kênh rò rỉ- Ningbo Rilson Sealing Material Co., Ltd

1. Lý thuyết cơ bản về cơ chế bịt kín

Cơ sở vật lý của cơ chế niêm phong

Lý thuyết áp suất tiếp xúc

Bản chất của việc bịt kín miếng đệm là thiết lập đủ ứng suất tiếp xúc để bù đắp áp suất trung bình

Áp suất bịt kín hiệu quả tối thiểu (hệ số y): ứng suất nén tối thiểu để miếng đệm bắt đầu tạo ra hiệu ứng bịt kín

Hệ số đệm (m): tỷ lệ giữa áp suất tiếp xúc cần thiết để duy trì vòng đệm với áp suất trung bình (giá trị khuyến nghị tiêu chuẩn ASME PCC-1)

Tương tác bề mặt

Diện tích tiếp xúc thực tế chỉ chiếm 5-15% diện tích tiếp xúc biểu kiến (lý thuyết bề mặt thô của Wickers)

Sự bịt kín vi mô đạt được bằng cách lấp đầy các rãnh trên bề mặt thông qua biến dạng dẻo

Độ nhám bề mặt Ra nên được kiểm soát ở mức 3,2-6,3μm (tiêu chuẩn ISO 4288)

Đặc điểm phân bố áp suất tiếp xúc

Hình thành trường áp suất ba chiều

Phân bố áp suất vĩ mô được tạo ra bởi tải trọng bu lông mặt bích

Áp suất tiếp xúc cục bộ cao nhất (gấp 2-3 lần áp suất trung bình)

Hiệu ứng cạnh: Độ suy giảm áp suất diện tích 15% của mép ngoài mặt bích đạt 40%

Cơ chế chặn kênh rò rỉ

Nguyên tắc niêm phong đa quy mô

Ở quy mô vĩ mô: Hệ thống đệm mặt bích tạo thành rào cản cơ học

Quy mô hiển vi: Vật liệu đệm lấp đầy các khuyết tật bề mặt (＞90% rò rỉ xảy ra ở các khuyết tật bề mặt ở mức 10μm)

Quy mô phân tử: Ngăn chặn sự thẩm thấu của chuỗi polymer (đặc biệt quan trọng đối với các phân tử khí)

Quá trình niêm phong động

Giai đoạn nén ban đầu: Độ dày gioăng giảm 20-30%

Giai đoạn thư giãn căng thẳng: mất 15-25% tiền tải trong 8 giờ đầu

Giai đoạn làm việc: Cần đáp ứng: P_contact ≥ m × P_media ΔP_thermal

2. Nguyên lý làm việc của gioăng trao đổi nhiệt

Nguyên tắc niêm phong cơ bản

Biến dạng đàn hồi và áp suất tiếp xúc

Miếng đệm trải qua biến dạng đàn hồi hoặc dẻo dưới tác động của tải trước bu lông, lấp đầy những chỗ không đồng đều vi mô giữa các mặt bích hoặc tấm (độ nhám bề mặt thường yêu cầu Ra≤3,2μm).

Một vùng tiếp xúc áp suất cao cục bộ được hình thành (gioăng kim loại có thể đạt 200-500MPa, gioăng phi kim loại 50-150MPa), chặn đường xuyên thấu trung bình.

Cơ chế liên kết bề mặt

Cấp độ vi mô: Tính linh hoạt của vật liệu đệm (như than chì, PTFE) làm cho các đỉnh nhám bề mặt ăn khít với nhau, loại bỏ các kênh rò rỉ > 5μm.

Cấp độ vĩ mô: Cấu trúc đệm (chẳng hạn như dạng sóng, hình dạng răng) bù cho độ lệch song song của mặt bích thông qua biến dạng hình học (lượng bù thường là 0,05-0,2mm).

Khả năng thích ứng trong điều kiện làm việc năng động

Bù chu kỳ nhiệt

Miếng đệm cần có hiệu suất bật lại (tiêu chuẩn ASTM F36 yêu cầu tốc độ bật lại ≥40%) để bù cho chênh lệch giãn nở nhiệt của mặt bích.

Thích ứng biến động áp suất

Khi áp suất bên trong tăng lên, áp suất trung bình tác động lên mép trong của gioăng, tạo thành hiệu ứng tự siết chặt (hệ số tự siết của gioăng vết thương kim loại m=2,5-3,0).

Điều kiện làm việc rung

Thiết kế chống mài mòn (chẳng hạn như lớp phủ PTFE) có thể làm giảm độ mòn của bề mặt bịt kín do rung động.

3. Vòng đệm trao đổi nhiệt Câu hỏi thường gặp

Câu 1: Các loại miếng đệm trao đổi nhiệt chính là gì?

Các miếng đệm trao đổi nhiệt chủ yếu được chia thành ba loại:

Các miếng đệm phi kim loại: như cao su nitrile (NBR), EPDM, fluororubber, v.v., thích hợp cho điều kiện nhiệt độ trung bình và thấp (-50oC ~ 200oC)

Miếng đệm kim loại: bao gồm miếng đệm đồng, miếng đệm răng bằng thép không gỉ, v.v., chịu được nhiệt độ cao và áp suất cao (lên đến 800oC / 25MPa)

Miếng đệm bán kim loại: như miếng đệm vết thương bằng kim loại (dải thép không gỉ than chì), vừa có độ đàn hồi vừa có độ bền, phù hợp với điều kiện chu trình nhiệt