壳和管热交换器(年代)已经使用了许多年的广泛的行业,包括航空航天、炼油厂、化学加工、饮料行业和制药行业,等等。
钎焊越来越期望joining-method“密封”这些热交换器从任何内部或外部泄漏。在本文中,我将看一些年代的内部特征,选择密封使其密封的,然后在文章的最后,我将讨论一些重要的要求适当的联合设计,钎焊可用于成本效益使许多年代tube-to-header气密连接在同一时间!
典型的壳&换热器是图在图1中,横断面视图的一个是图2所示,可以看出一个外壳包围着一束管壳内。
在图2中,可以看到一个液体或气体流流经管,而另一个液体或气体流直接到shell本身和周围那些管流。气体或液体的冷流将提取的热量温暖的气体或液体。作为一个例子,如果你有一个热的液体(或气体)流经管,和冷流气体或液体流经管道周围的壳,然后气体/液体流经壳可以提取热量从热的气体/液体流经管道,导致退出气体/液体的管子比当它进入换热器冷。当然,冷却的程度将取决于气体或液体的流速相对于在管壳内。因此,流速越慢热的液体(或气体)通过管道,所耗费的时间就越长,液体(或气体)使其穿过热交换器,因此,可以提炼出更多的热量才退出热交换器。
注意:请注意外壳和管热交换器(年代)气体/气体,气体/液体或液体/液体。
密封tube-to-header关节
成功的一个至关重要的部分的任何年代都是两个液流(一个通过shell住房和其他内部的管壳)必须保持完全独立于彼此。因此,如图2所示,必须有一个完整的、密封管与管板(头板),以防止任何cross-leakage流体,即。,不能有一丝一毫的混合的液流在以下右侧的图2。所以,tube-through-header关节必须完全密封。
密封方法的关节可以相差很大,这取决于化学(或两者)的气体/液体,服务涉及的气体/液体温度和压力的年代,是操作。基于这些因素,密封的密封管和头之间可能通过橡胶密封件的使用,或者通过粘合剂,焊接,焊接或钎焊。
橡胶密封件
如果操作温度低于275 f (135 c),操作压力小于约150 psi (1000 kPa)的化学气体/液体不太积极,那么可以使用橡胶垫圈密封这些tube-through-header关节,如图3所示。
粘合剂或焊接。
类似地,情况相当低的操作温度,压力,和无腐蚀性的液体,如今的一些可能使用环氧密封材料,甚至与silver-tin低温钎焊焊接。我通常鼓励人们评估使用机械连接技术(如橡胶垫圈),或粘合剂,以降低劳动力成本和装配非常简单,如果可能的话。成本总是业务因素应该跳进任何制造或加入之前评估的过程。
焊接
许多公司把手工焊接或自动焊接设备(如轨道焊工)焊接(MIG、TIG、激光等)每个管周围的joint-circumference退出一个管板(头板)。一个例子是图4所示。
每个管接头,一次一个,直到所有管密封。如图4所示,密封和外部取决于厚管板或头板,大部分的开放空间之间的头管/管和头(管板)仍然是开放的,允许气体/液体渗入到那个区域,这可能造成内部腐蚀。这是图5所示,没有被显示阻止这样的加入,而仅仅是创造意识的一个必须考虑和处理的问题。
钎焊的接头
如果你年代的操作温度高(高于700 f / 350 c),和/或单元操作在高压力,或者涉及的流体有腐蚀性的特点,然后加入技术钎焊可能是最好的使用,以确保一个强大和密封的年代之间的联合管和头板(管表),特别是熔化的钎料(BFM)应该填满整个管和header-plate差距(管板),防止截留之间的任何其他管头组装,如图6所示。
钎焊的一个重要优点是所有这些钎焊的接头是由在同一时间在钎焊炉内,连同也许其他年代的在同一炉钎焊的负载。这可达巨大的节省了时间和单独每个管焊接头关节。
但是,你可能会问,BFM应用于表面header-plate(管板),以便BFM完全围绕每个管,确保BFM将融化并流入每个关节和保证完全密封管头联合?嗯,方法之一就是应用BFM作为浆后的头管的外表面上一直在推动每个洞头。当使用这种方法时,我建议管道超过需要,这样他们将超越标题的前表面,如图6所示。一旦组装,泥浆可以倒在每个管提供足够BFM填满每一个关节。钎焊完成后,管可以减少各种各样的技术,是由充裕的外脸头,如果需要的话。
另一个强烈推荐过程(首选)将把BFM到内部头板和表面可以吸引到标题的外表面通过毛细管作用在钎焊。三(3)方式通常用于此;丝印、BFM-powder喷涂或通过应用一层钎焊带。
丝网印刷是一个方法,一个严密控制的粘贴可以应用于金属表面通过细孔的屏幕。粉末粒子的大小(粉筛孔尺寸)和开口的大小屏幕(屏幕网格大小)必须精心挑选和控制优化任何印刷在钎焊中的应用。此外,paste-binder系统必须正确制定允许粘贴穿过屏幕,和干燥并保持附着header-plate在随后打眼等组装业务,以便dried-paste实际钎焊操作前不脱落。图7显示了一个示例的丝印镍基BFM应用到一个头,然后钻允许管被推行。
BFM-spray。以类似的方式,喷雾枪可以用来喷雾braze-powder连同sprayable粘合剂系统这样一个统一的、薄的涂层BFM粉会被放置在头板,如图8所示
BFM-tape是一个灵活的BFM粉,一个粘合剂黏在一起,将会消失在钎焊(挥发),见图8。
BFM-tape可在卷(许多选项重新厚度和宽度),通常有一个胶带粘合底布。当防护纸是由粘合剂层剥离,录音可以小心地放在任何金属表面,然后就像丝网印刷处理或喷涂料处理。
BFM我应该使用多少?BFM的使用对于任何给定的钎焊的应用已经在我的一些其他文章中详细讨论了这个网站。
一旦BFM采用丝印,喷涂料,或BFM-tape tube-holes数量将钻通过BFM层,然后通过头板,留下一层漂亮的BFM到位,紧连着的内部头表面(如无花果所示。7和8)。管子将被仔细插入穿过洞BFM-coated头。与泥浆技术相比之下,这个丝印/喷涂/磁带方法把BFM头的内表面,而不是在外面,当适当的钎焊的,BFM将融化,被拉通过毛细管作用,通过tube-joints和显示自己是一个小角(半月板)在每个管接头,清楚地验证钎焊是正确完成的。这种方法还允许容易的坚持我的规则的钎焊:
钎焊的规则——你应该申请BFM从一边的联合和检查!
因此,通过应用BFM内表面的头,这让外部检查每个关节很容易。
钎焊联合设计。
管状接头必须贴身的钎焊。因此,形状和外径(OD)管/管道使用年代必须匹配的内径(ID)的孔通过header-plate /管板,密封的联合。此外,你需要决定是否联合应该包含一个肩膀,那管/管触底反弹的肩膀(如图10所示),或者如果管会一路头(管板)。从接头设计的角度来看,承担设计将是首选,以确保一个强大的、密封的每个管钎焊的接头,但检验BFM流过的联合将更难以确认。
商业公差?我不建议使用商业公差打眼或分级管/管道因为共同的商业尺寸公差通常导致larger-than-desired差距为钎焊间隙,因此常常导致差(或非填充型)关节,因此导致很多头痛等试图修复缺陷。
直径的许可。我强烈建议截然的间隙钎焊的接头(特别是使用nickel-brazing)不大于0.003英寸(0.75毫米)。是的,我说正好相反的,不是径向。管/管道通常不是圆的,往往会转移到联合的一边(管不自我中心),导致与金属接触的一侧关节,和一个更大的打开缺口的另一边,关节间隙。nickel-brazing时,直径的间隙应不大于0.003”(0.075毫米),否则,non-ductile沉淀形成的中心的最宽的部分联合(我的一些其他在线的文章中详细讨论),可能导致joint-cracking服务条件下(和泄密者)。花时间确保管子/管轮和顺利融入贴身的圆洞头。
管扩张器。这些都是常用的,以各种形式和大小,以确保紧密匹配的管子/管配件和漏洞。可以使用这样的工具,这取决于密切匹配困难管/管相对于圆孔圆度和大小。重要的是毛细管和孔之间的差距必须非常接近和均匀良好的钎焊。找到适合你的方法来实现这一目标。
炉、火炬或感应钎焊?
选择是否使用炉,火炬,或者感应钎焊将取决于年代的大小。年代大约48”的长或短,然后使用brazing-furnaces可以非常有效地实施,特别是几个年代,通常可以在同一炉钎焊的同时负载。
当年代的长得多,比如10英尺(3米),然后使用炉的成本足够容纳整个年代可能非常高。在这种情况下,您可能需要考虑使用火炬或感应钎焊加热只有header-plate(管板)实际钎需要。这可以节省大量的时间和金钱需要钎焊。
火炬钎焊有两个潜在的缺陷:工人技能,和钎焊时需要使用一个通量在露天。火焰焊接培训师多年,我看过大量的skill-variation torch-brazers之间,只建议流程操作时可以通过熟练人员密切关注火炬钎焊的艺术和科学。另外,过程中所使用的流量将被困在某种程度上关节,等困通量空洞需要保持到最低限度。这在很大程度上取决于火炬布雷泽的技能。
而不是火焰焊接,我建议读者可能要考虑感应加热使头/管板钎焊温度。使用“扁平线圈”设计的感应线圈可能值得研究。这种感应加热方法是图11所示,和是一个线圈设计用于钎焊的应用程序。
请注意,一个选项在感应加热是一个惰性气氛框内,这可能是特别设计的帮助下(感应设备制造商)来适应周围的年代,以排除任何空气,从而阻止任何钎焊的表面的氧化而被加热钎焊温度。这种气氛容器和感应线圈的设计必须认真开发与许多优秀的感应加热设备制造商之一。
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丹凯-电话:(860)651 - 5595丹凯咨询/培训公司,经营着自己的钎焊和全职参与钎焊了50年。丹定期咨询领域的真空和大气钎焊,以及火炬(火焰)和感应钎焊。他的钎焊研讨会,每年举行的次数来帮助人们学习如何钎焊的基本原理应用于提高生产力和降低成本。丹可以达到通过电子邮件dan.kay@kaybrazing.com,他的网站可以访问了http://www.kaybrazing.com/
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