换热器密封失效之原因探讨

　　研究谢愤100039）不同，使承受较大的轴喊荷，托弯曲变形，的密铪，质的。本对生产企此的使用特点，aud学的角度，分析了换热器发生涵融原因，提出了解决的办法，即设带有波形膨胀；的固定管板热器，用波形膨胀劳吸收由于管程内外介质压力不同而产生的轴向载荷。关健词：换热器；密封；失效原因；探讨一、概述在轮胎生产过程中，要经过炼胶、成型、硫化等阶段。其中硫化工段是轮胎制造过程的后―个工段，也是影响轮胎质量的重要工段。在长达一小时甚至十几小时的硫化过程中，轮胎内腔的水胎（或胶）内一直充满着过热水并保持循环。这种过热水的生产在我国现有轮胎生产企此中，尤其是中小企处中，多数仍采用汽水热交换器换狱来完成，而使用普遍的是浮头式汽――水热交换器。这种换热器还普遍用于石在使用过程中浮头式换热器浮头盖密封面，经常发生泄漏，如示。管程介质压力高于壳程而流出，造成大量软化水浪费，过热水压力降低，同时因为泄漏，壳程蒸汽温度降低、冷凝，疏水管排放能力有限，软化水淹没壳程，甚研壳鞍全阀排放助，舰热水温度降低，给产品质量造成直响。

　　油化工、制药，食品等行处。

　　我国轮胎制造企此目前普遍使用的浮头式热交换器有三种压力等级，分别生产p=2.s±alINPa，T=170普遍载重汽车轮胎、工程机械轮胎和巨型工程机膣胎硫化生产所用。

　　轮胎生产所使用的浮头式换热器是汽一水热交换器，管程介质是软化水，壳程介质为御H1蒸汽。基本参数如下：针对换热器经常发生的这类现象，在大量实践的基础上，经过细致的调查研究和分析，发现发生泄漏的主要原因是密封结构设计不合理和不适用，密封面设计太窄；程压力高。由于介质压力作用在管板上的轴向载荷使管板发生弯曲变形，狭窄的密被破坏，从而发生泄漏。

　　下面，我们对管板的助情况进行撕。由于浮头式换热器的特点，可忽略温差应力，只考虑有介质压力作用时的情况。

　　1对于固定侧管板如图之程压力Ps，程压力Pt，且Pt>Ps.壳程介质压力向上作用于管板上的力为：At―管板上管孔所占的总截面积，mW；d0―换热管外径（取与管孔径相等）mmj同时，管程介质压力向下作用于管板上的力为：则作用在管板上的合力为P2-P1，且合力为正值，作用方向向下。折合成为作用在封头侧管板单位面积上的当量压力差为：-5Ps其中：3=d为常数且始终小于1管板在上述载荷作用下，将发生如所示的变形，管板在当量压差Pa（A-A+na）的作用下，向内突出，在中心处产生大挠度vy同时壳体受轴向力P（P=PtA）的作用而伸长Al，如所示。

　　2对于浮头侧管板如，由于管程介质作用于管板上的向上的力为：由于壳程介质作用于管板上的向下的力为：则作用于浮动管板上的合力为P1-P2，且因Pi>P2，合力为正，作用方向朝上，折合成为作用在浮头侧管板单位面积上的当量压力差为：其中：p，=为常数且小于。

　　管板在上述载荷的作下，仍发生如所示变形，管板在当量压差Pa（A-A+na）作用下，向内突出，在中心处也产生大挠度W，同时管束受轴向力P（P=PfA！）的作用而伸长Al2如图示。

　　浮动管板在压力作用下的变形通过上面的分析可以看出，浮头式换热器在运行时，由于介质压力的作用，使管板发生桡度变形，破坏狭窄的密封，而造成管程中的高压介质泄漏到壳程，针对这个问题，需从两方面着手解决：加竟浮动管板的密封面。但是这势必带来设备粗大笨重，结构不紧凑，钢材耗量多等弊病。

　　改变管板的受力状态。这两点对于浮头式换热器都是不可行的。

　　采用带波形膨胀节的固定管板式换热器代之，效果一定很好：L密封面和密封结构可以随便改变；2.由于加装了膨胀节，使作用于管板上的轴向载荷减小了，管板的弯曲变形也相应减小了。

　　尽管带波形膨胀节的固定管板式换热器克服了浮头式换热器的缺点，但是在实际使用中，人为因素造成的泄漏也不容忽视。如：开停机速度太快、太猛，热膨胀不均匀，疏水不干净，水击现象，螺栓预紧力不够或过高，频繁的停开机使垫片产生疲劳变形等原因，都可能造成泄漏，所以在操作运行时，还须严格执行操作规程，才能保证换热器的正常工作。

　　附：带波形膨胀节的固定管板式换热器结构设计和强度计算书