คำอธิบายที่สมบูรณ์ของกลไกการปิดผนึกของปะเก็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน: จากการกระจายแรงดันสัมผัสไปจนถึงการปิดช่องสัญญาณการรั่วไหล- Ningbo Rilson Sealing Material Co., Ltd

1. ทฤษฎีพื้นฐานของกลไกการปิดผนึก

พื้นฐานทางกายภาพของกลไกการปิดผนึก

ทฤษฎีความดันติดต่อ

สาระสำคัญของการปิดผนึกปะเก็นคือการสร้างความเครียดจากการสัมผัสที่เพียงพอเพื่อชดเชยความดันปานกลาง

ความดันปิดผนึกที่มีประสิทธิภาพขั้นต่ำ (ค่าสัมประสิทธิ์ y): ความเครียดการอัดขั้นต่ำสำหรับปะเก็นเพื่อเริ่มสร้างเอฟเฟกต์การปิดผนึก

ค่าสัมประสิทธิ์ปะเก็น (M): อัตราส่วนของแรงดันสัมผัสที่จำเป็นในการรักษาซีลต่อความดันปานกลาง (ค่ามาตรฐาน ASME PCC-1 ที่แนะนำ)

ปฏิสัมพันธ์กับพื้นผิว

พื้นที่ติดต่อจริงมีเพียง 5-15% ของพื้นที่ติดต่อที่ชัดเจน (ทฤษฎีพื้นผิวขรุขระ)

การปิดผนึกขนาดเล็กทำได้โดยการเติมรางพื้นผิวผ่านการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติก

ควรควบคุมความขรุขระของพื้นผิวที่3.2-6.3μm (มาตรฐาน ISO 4288)

ลักษณะการกระจายความดัน

การก่อตัวสนามแรงดันสามมิติ

การกระจายแรงดันด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่เกิดจากโหลดสลักเกลียวหน้าแปลน

ยอดแรงดันสัมผัสในท้องถิ่น (สูงสุด 2-3 เท่าของความดันเฉลี่ย)

เอฟเฟกต์ขอบ: การลดทอนความดันพื้นที่ 15% ของหน้าแปลนขอบด้านนอกถึง 40%

กลไกการปิดกั้นช่องสัญญาณรั่วไหล

หลักการปิดผนึกหลายระดับ

มาตราส่วนขนาดมหึมา: ระบบหน้าแปลน Gasket สร้างอุปสรรคเชิงกล

ขนาดด้วยกล้องจุลทรรศน์: วัสดุปะเก็นเติมเต็มข้อบกพร่องของพื้นผิว (＞ 90% ของการรั่วไหลเกิดขึ้นในข้อบกพร่องพื้นผิวของระดับ10μm)

ระดับโมเลกุล: การปิดกั้นการซึมผ่านของโซ่พอลิเมอร์ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งสำคัญสำหรับโมเลกุลของก๊าซ)

กระบวนการปิดผนึกแบบไดนามิก

ขั้นตอนการบีบอัดเริ่มต้น: ความหนาของปะเก็นลดลง 20-30%

ขั้นตอนการผ่อนคลายความเครียด: การสูญเสียล่วงหน้า 15-25% ในช่วง 8 ชั่วโมงแรก

ขั้นตอนการทำงาน: ต้องพบ: p_contact ≥ m × p_media Δp_thermal

2. หลักการทำงานของปะเก็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

หลักการปิดผนึกขั้นพื้นฐาน

การเสียรูปแบบยืดหยุ่นและความดันสัมผัส

ปะเก็นผ่านการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นหรือพลาสติกภายใต้การกระทำของ Bolt preload เติมความไม่สม่ำเสมอของกล้องจุลทรรศน์ระหว่างหน้าแปลนหรือแผ่น (ความขรุขระพื้นผิวมักจะต้องใช้RA≤3.2μm)

พื้นที่สัมผัสความดันสูงในท้องถิ่นเกิดขึ้น (ปะเก็นโลหะสามารถเข้าถึงได้ 200-500mpa, ปะเก็นที่ไม่ใช่โลหะ 50-150mpa) ปิดกั้นเส้นทางการเจาะขนาดกลาง

กลไกการยึดติดพื้นผิว

ระดับกล้องจุลทรรศน์: ความยืดหยุ่นของวัสดุปะเก็น (เช่นกราไฟท์, PTFE) ทำให้ยอดความขรุขระของพื้นผิวเข้าด้วยกันช่วยขจัดช่องสัญญาณรั่วไหล> 5μm

ระดับมหภาค: โครงสร้างปะเก็น (เช่นรูปคลื่นรูปร่างของฟัน) ชดเชยการเบี่ยงเบนการเบี่ยงเบนแบบขนานหน้าแปลนผ่านการเปลี่ยนรูปแบบเรขาคณิต (จำนวนเงินชดเชยมักจะเป็น 0.05-0.2 มม.)

การปรับตัวภายใต้สภาพการทำงานแบบไดนามิก

ค่าชดเชยวัฏจักรความร้อน

ปะเก็นจำเป็นต้องมีประสิทธิภาพการตอบสนอง (มาตรฐาน ASTM F36 ต้องการอัตราการตอบสนองที่≥40%) เพื่อชดเชยความแตกต่างของการขยายตัวทางความร้อนของหน้าแปลน

การปรับความผันผวนของแรงดัน

เมื่อความดันภายในเพิ่มขึ้นความดันปานกลางจะทำหน้าที่บนขอบด้านในของปะเก็นซึ่งก่อให้เกิดผลการแน่นหนา (ค่าสัมประสิทธิ์การแน่นด้วยตนเองของปะเก็นแผลโลหะ M = 2.5-3.0)

สภาพการทำงานการสั่นสะเทือน

การออกแบบการสึกหรอต่อต้านการเติมเต็ม (เช่นการเคลือบ PTFE) สามารถลดการสึกหรอของพื้นผิวการปิดผนึกที่เกิดจากการสั่นสะเทือน