سلام! به عنوان تامین کننده لوله های بدون درز بویلر، اغلب در مورد نحوه محاسبه تنش حرارتی در این لوله ها سؤال می شود. این یک موضوع بسیار مهم است، به ویژه برای کسانی که در صنایعی هستند که دیگ بخار جزء کلیدی هستند. بنابراین، بیایید درست شیرجه بزنیم و آن را تجزیه کنیم.
ابتدا، استرس حرارتی دقیقا چیست؟ خوب، هنگامی که یک لوله بدون درز بویلر گرم یا سرد می شود، منبسط یا منقبض می شود. اما اگر این انبساط یا انقباض به هر نحوی محدود شود، تنش در داخل لوله ایجاد می شود. این تنش همان چیزی است که ما آن را تنش حرارتی می نامیم. و اگر به درستی مدیریت نشود، می تواند منجر به انواع مشکلاتی مانند خرابی لوله، نشت و کاهش راندمان شود.
حال، بیایید وارد اصل محاسبه این تنش حرارتی شویم. فرمول اصلی تنش حرارتی (σ) به صورت زیر ارائه می شود:
σ = EαΔT
در اینجا، E مدول الاستیسیته مواد لوله است. این معیار سفت بودن مواد است. مواد مختلف دارای مقادیر متفاوتی از E هستند. برای مثال، فولاد کربنی که معمولاً در لوله های بدون درز بویلر استفاده می شود، مدول الاستیسیته حدود 200 گیگا پاسکال دارد.
α ضریب انبساط حرارتی است. این به ما می گوید که ماده در هر درجه تغییر دما چقدر منبسط یا منقبض می شود. برای فولاد کربنی، ضریب انبساط حرارتی تقریباً 12 x 10-6 / ° C است.
ΔT تغییر دما است. این تفاوت بین دمای اولیه و دمای نهایی لوله است. به عنوان مثال، اگر یک لوله از 20 درجه سانتیگراد شروع شود و تا 200 درجه سانتیگراد گرم شود، ΔT = 200 - 20 = 180 درجه سانتیگراد.
فرض کنید یک لوله بدون درز دیگ داریم که از فولاد کربنی ساخته شده است. ما مدول الاستیسیته E = 200 GPa = 200 x 104 Pa، ضریب انبساط حرارتی α = 12 x 10-6 / ° C و تغییر دما ΔT = 180 درجه سانتی گراد را می دانیم.
می توانیم تنش حرارتی را به صورت زیر محاسبه کنیم:
σ = EαΔT
σ = (200 x 10⁹ Pa) x (12 x 10-6 / ° C) x 180 ° C
σ = 200 x 10 x 12 x 10-6 x 180 Pa
σ = 432 x 106 Pa = 432 MPa
با این حال، در سناریوهای دنیای واقعی، همه چیز کمی پیچیده تر است. عوامل دیگری نیز وجود دارند که می توانند بر محاسبه تنش حرارتی تأثیر بگذارند. به عنوان مثال، لوله ممکن است در هر دو انتها ثابت باشد یا درجاتی از انعطاف پذیری داشته باشد. اگر لوله در دو انتها ثابت باشد، تنش حرارتی کامل محاسبه شده با استفاده از فرمول بالا وجود خواهد داشت. اما اگر لوله دارای انعطاف پذیری باشد، تنش واقعی کمتر خواهد بود.
عامل مهم دیگر وجود فشار داخلی است. در دیگ بخار، لوله نه تنها تحت فشار حرارتی قرار می گیرد، بلکه تحت فشار داخلی نیز قرار می گیرد. فشار داخلی باعث ایجاد تنش حلقه ای و تنش طولی در لوله می شود. تنش حلقه (σₕ) در یک لوله با دیواره نازک به وسیله:
σₕ = Pd / 2t
که در آن P فشار داخلی، d قطر بیرونی لوله و t ضخامت دیواره لوله است.
تنش طولی (σ2) به وسیله:
σₗ = Pd / 4t
برای بدست آوردن تنش کل در لوله، باید تنش حرارتی، تنش حلقه و تنش طولی را با هم ترکیب کنیم. این را می توان با استفاده از اصول مکانیک مواد انجام داد. یکی از رویکردهای رایج استفاده از معیار استرس فون میزس است. تنش فون میزس (σₑ) توسط:
σₑ = √(σ12 - σ1σ2+ σ2²)
که در آن σ1 و σ2 تنش های اصلی هستند. در مورد لوله تحت تنش حرارتی و فشار داخلی، تنش های اصلی مربوط به تنش حرارتی، تنش حلقه ای و تنش طولی است.
اکنون، به عنوان یک تامین کننده لوله بدون درز بویلر، می دانم که انتخاب لوله مناسب برای مدیریت تنش حرارتی بسیار مهم است. ما طیف گسترده ای از لوله ها را ارائه می دهیم، از جملهلوله روغن API 5L،لوله بویلر Api 5l، ولوله OCTG بدون درز فولاد کربنی. این لوله ها از مواد با کیفیت بالا ساخته شده اند و به گونه ای طراحی شده اند که در برابر دما و فشار بالا مقاومت کنند.
هنگام انتخاب لوله، باید خواص مواد، دما و فشار عملیاتی و شرایط نصب را در نظر بگیرید. به عنوان مثال، اگر در دماهای بسیار بالا کار می کنید، ممکن است به لوله ای با ضریب انبساط حرارتی کمتر برای کاهش تنش حرارتی نیاز داشته باشید.
علاوه بر انتخاب لوله مناسب، نصب مناسب نیز کلیدی است. مطمئن شوید که لوله فضای کافی برای انبساط و انقباض دارد. می توانید از اتصالات انبساط یا تکیه گاه های انعطاف پذیر برای امکان حرکت حرارتی استفاده کنید. این به کاهش تنش حرارتی و جلوگیری از خرابی لوله کمک می کند.
اگر هنوز در مورد نحوه محاسبه تنش حرارتی در برنامه خاص خود یا اینکه کدام لوله برای نیازهای شما مناسب است مطمئن نیستید، در تماس با آن تردید نکنید. ما اینجا هستیم تا به شما در تصمیم گیری درست کمک کنیم. چه در صنعت تولید برق، چه در صنایع شیمیایی یا هر صنعتی دیگری که از دیگهای بخار استفاده میکند، ما میتوانیم راهحلهای مناسب لوله بدون درز بویلر را به شما ارائه دهیم.
بنابراین، اگر به دنبال لوله های بدون درز بویلر با کیفیت بالا هستید و به مشاوره تخصصی در مورد محاسبه تنش حرارتی و انتخاب لوله نیاز دارید، برای بحث در مورد خرید با ما تماس بگیرید. ما مطمئن هستیم که می توانیم نیازهای شما را برآورده کنیم و لوله هایی را در اختیار شما قرار دهیم که در برنامه شما به طور قابل اعتمادی عمل کنند.
مراجع
- «مکانیک مواد» اثر فردیناند پی بیر، ای. راسل جانستون جونیور، جان تی دی وولف و دیوید اف. مازورک
- "تنش و کرنش حرارتی" توسط نویسندگان مختلف در کتابچه راهنمای ASME در مورد فناوری مخازن تحت فشار
