Là thiết bị cốt lõi trong lĩnh vực trao đổi nhiệt công nghiệp, phương pháp tổng hợp bộ trao đổi nhiệt vỏ{0}}và-ống bao gồm một loạt quy trình chính xác từ chuẩn bị vật liệu và xử lý kết cấu đến lắp ráp, nhằm đạt được hiệu suất toàn diện về-truyền nhiệt hiệu quả cao, độ kín đáng tin cậy và độ bền{3}}lâu dài. Quy trình sản xuất không chỉ yêu cầu mỗi bộ phận phải đáp ứng các tiêu chuẩn về độ bền và khả năng chống ăn mòn mà còn cần xem xét khả năng bù ứng suất nhiệt, tối ưu hóa động lực học chất lỏng và khả năng bảo trì trong thiết kế kết cấu và kiểm soát quy trình để thích ứng với các điều kiện vận hành khác nhau.
Điểm khởi đầu của công việc tổng hợp là lựa chọn vật liệu và tiền xử lý. Ống trao đổi nhiệt thường sử dụng hợp kim làm từ đồng, thép không gỉ, thép cacbon hoặc niken-, đồng thời cấp độ cũng như thông số kỹ thuật của chúng phải được xác định dựa trên các đặc tính của môi trường, nhiệt độ vận hành và áp suất. Sau khi mua, các ống phải được kiểm tra kích thước và đánh giá chất lượng bề mặt, đồng thời phải thực hiện làm thẳng và tẩy dầu mỡ khi cần thiết để đảm bảo độ chính xác và sạch sẽ của quá trình xử lý tiếp theo. Các phôi tấm vỏ và ống hầu hết được làm bằng các tấm thép hoặc vật rèn, phải trải qua quá trình phân tích thành phần hóa học và thử nghiệm không{4}}phá hủy để loại bỏ các khuyết tật bên trong, đồng thời được cắt và vát mép theo độ dày thiết kế.
Việc xử lý tấm ống đóng một vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp. Các lỗ của tấm ống phải được khoan hoặc khoét chính xác theo bản vẽ thiết kế để đảm bảo độ chính xác về dung sai đường kính lỗ và khoảng cách giữa các lỗ, để các ống trao đổi nhiệt có thể đạt được độ khít đồng đều và bịt kín tốt sau khi lắp vào. Đối với cấu trúc tấm ống cố định, bề mặt bịt kín phải được hình thành ở cả hai mặt của tấm ống tương ứng với mặt ống và mặt vỏ, đồng thời phải kiểm soát chặt chẽ độ phẳng và độ nhám của bề mặt bịt kín. Đối với các tấm ống có đầu nổi hoặc ống chữ U{3}}, phải dành không gian dịch chuyển giãn nở nhiệt ở phía có thể di chuyển được và phải đảm bảo khe hở vừa khít với cấu trúc nổi trong quá trình sản xuất.
Việc lắp ráp các ống trao đổi nhiệt thường áp dụng sự kết hợp giữa giãn nở và hàn. Sự giãn nở sử dụng sự giãn nở cơ học hoặc thủy lực để làm cho thành ống vừa khít với thành lỗ của tấm ống, tạo thành lớp bịt kín ban đầu và lực liên kết, thích hợp cho các ứng dụng có áp suất thấp và cần tháo rời. Hàn sử dụng hàn hồ quang argon hoặc hàn cường độ để kết hợp các đầu ống với mâm ống, mang lại độ tin cậy bịt kín và khả năng chịu áp suất cao hơn, thường được sử dụng trong môi trường-áp suất cao hoặc môi trường ăn mòn. Quá trình hàn yêu cầu kiểm soát nhiệt đầu vào và nhiệt độ giữa các lớp để ngăn chặn sự biến dạng hoặc nứt của tấm ống, đồng thời thực hiện xử lý nhiệt-giảm ứng suất và kiểm tra không-phá hủy sau khi hàn để đảm bảo chất lượng mối hàn.
Việc lắp ráp vỏ bao gồm cán tấm, hàn các đường nối dọc và chu vi, và đục lỗ. Sau khi tấm thép được cuộn thành hình trụ, nó được hàn dọc để tạo thành thân chính, sau đó được hàn theo chu vi với các bộ phận như tấm ống, mặt bích và giá đỡ. Tất cả các mối hàn-chịu áp lực phải trải qua quá trình kiểm tra không-phá hủy theo thông số kỹ thuật và phải thực hiện kiểm tra thủy tĩnh hoặc khí nén để xác minh độ kín và độ bền. Các vách ngăn được gia công bằng cách đục lỗ hoặc phay theo góc và khoảng cách thiết kế, đồng thời các rãnh dẫn hướng-dòng chảy được hình thành trên bề mặt để tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân phối chất lỏng đồng đều và xả bó ống ở phía vỏ. Một khoảng hở lắp ráp nhất định được duy trì giữa các vách ngăn và bó vỏ và ống để cho phép chất lỏng đi qua đồng thời ngăn ngừa rung động và mài mòn.
Trong giai đoạn lắp ráp cuối cùng, bó ống đầu tiên được lắp vào vỏ và định vị bằng các tấm ống ở cả hai bên. Sự phù hợp giữa các đầu ống và các tấm ống cũng như chất lượng của các khe co giãn hoặc mối hàn đều được kiểm tra. Sau đó, các vách ngăn và tấm đỡ được lắp đặt và vị trí trục của chúng được cố định. Các bề mặt kết nối của nắp cuối và mặt bích cần phải được gia công chính xác và lắp các miếng đệm kín. Các bu lông được siết chặt đối xứng theo mô men xoắn thiết kế để đảm bảo cách ly chất lỏng giữa mặt vỏ và mặt ống. Đối với các kết cấu đầu nổi, phải lắp đặt các tấm ống nổi và các vòng chịu áp, đồng thời phải kiểm tra mức độ chuyển động tự do của chúng để đảm bảo dịch chuyển tự do mà không chịu thêm ứng suất trong quá trình giãn nở nhiệt.
Bước cuối cùng trong quá trình tổng hợp là kiểm tra rò rỉ tổng thể và xác minh hiệu suất. Hệ thống phải trải qua các cuộc kiểm tra độ kín khí và áp suất để kiểm tra độ tin cậy bịt kín của mặt ống và mặt vỏ dưới áp suất vận hành định mức. Nếu điều kiện cho phép, bạn cũng có thể tiến hành thử nghiệm trạng thái nóng{2}}để mô phỏng các điều kiện vận hành thực tế và xác minh hiệu suất truyền nhiệt cũng như mức giảm áp suất. Hồ sơ quy trình hoàn chỉnh và lưu trữ chất lượng phải được thiết lập trong quá trình sản xuất để tạo điều kiện truy xuất nguồn gốc và cải tiến liên tục.
Nhìn chung, phương pháp tổng hợp bộ trao đổi nhiệt vỏ-và-ống là một dự án kỹ thuật có hệ thống tích hợp khoa học vật liệu, gia công, công nghệ hàn và kỹ thuật thử nghiệm. Nó nhấn mạnh sự kết hợp giữa điều khiển chính xác và kiểm tra quy trình để đảm bảo rằng thiết bị có khả năng trao đổi nhiệt-hiệu quả cao, độ ổn định về cấu trúc và hiệu suất hoạt động đáng tin cậy lâu dài-trong các điều kiện vận hành phức tạp, cung cấp nền tảng thiết bị vững chắc cho việc quản lý năng lượng nhiệt công nghiệp.
