꼬인 필드 벤드
탱크 지지 빔 주위로 PTFE 열교환기 튜브를 라우팅하는 현장 기술자가 튜브를 적절해 보이는 반경까지 손으로 구부립니다. 튜브는 균열 없이 구부러진 부분을 수용하는 것으로 보입니다. 3개월 후, 구부러진 부분의 튜브는 타원형 단면으로 편평해졌습니다.- 증기 흐름이 제한됩니다. 튜브를 교체해야 합니다.
오류는 최소 굽힘 반경 아래로 PTFE를 굽히는 것이었습니다. 잘 정의된 굽힘 각도에서 소성적으로 변형되는 금속 튜브와는 달리, PTFE는 즉각적인 눈에 띄는 손상 없이 놀랍도록 좁은 반경으로 구부러질 수 있습니다. 폴리머 사슬의 방향이 바뀐다. 튜브가 괜찮아 보입니다. 그러나 굽은 부분의 외벽은 재료의 탄성 한계를 넘어서는 인장력을 받고 있습니다. 고온에서 시간이 지남에 따라 늘어난 폴리머가 오그라들고 벽이 얇아지며 튜브가 타원형이 됩니다.
PTFE 열교환기 튜브의 최소 굽힘 반경은 튜브가 즉시 꼬이는 반경이 아닙니다. 이는-장기 크리프 및 타원화가 서비스 수명 동안 허용 가능한 한도 내에서 유지되는 반경입니다.
탄성 대 플라스틱 굽힘 체제
튜브가 구부러지면 외벽은 인장력으로 늘어나고 내벽은 압축됩니다. 외부 표면의 변형률은 ε=r / R입니다. 여기서 r은 튜브 외부 반경이고 R은 굽힘 중심선 반경입니다.
PTFE는 실온에서 약 2-3%, 120도에서 1-2%의 탄성 한계 변형률을 갖습니다. 이 한계 이하로 굽히면 완전 탄성 변형이 발생합니다. 즉, 튜브를 놓으면 튜브가 직선으로 돌아옵니다. 이 한계를 초과하는 변형률로 굽히면 영구 변형이 발생합니다. 폴리머 사슬은 탄성 회복 능력 이상으로 늘어났습니다.
최소 안전 굽힘 반경은 최대 작동 온도에서 외부 섬유 변형을 탄성 한계 내로 유지하기 위해 계산됩니다. 이렇게 하면 굽힘이 시간이 지남에 따라 점진적으로 타원화되지 않습니다.
10mm OD PTFE 튜브의 경우 튜브 외부 반경 r은 5mm입니다. 120도에서 변형률을 2%로 제한하려면 최소 굽힘 반경 R=r / ε=5 / 0.02=250mm. 8mm OD 튜브의 경우 r=4mm 및 R=4 / 0.02=200mm.
표 1: PTFE 열교환기 튜빙에 권장되는 최소 굽힘 반경
| 튜브 외경(mm) | 벽 두께(mm) | 20도에서의 최소 굽힘 반경(mm) | 120도에서의 최소 굽힘 반경(mm) | 튜브 OD 승수(120도에서) | 메모 |
|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 0.8 | 90 | 150 | 25× | 꽉 구부리려면 구부리는 동안 맨드릴 지지가 필요합니다. |
| 8 | 1.0 | 120 | 200 | 25× | 표준 필드 굽힘 반경 |
| 10 | 1.0 | 150 | 250 | 25× | 일관성을 위해 벤딩 스프링이나 폼을 사용하세요. |
| 10 | 1.2 | 160 | 260 | 26× | 벽이 두꺼워지면 필요한 반경이 약간 늘어납니다. |
| 12 | 1.0 | 180 | 300 | 25× | 직경이 클수록 당연히 더 큰 반경이 필요합니다. |
| 12 | 1.5 | 200 | 320 | 27× | 두꺼운 벽은 필요한 반경을 증가시킵니다. |
열회복 효과
PTFE는 현장 굽힘에 유용한 특성인 열 회수를 가지고 있습니다. 튜브를 권장 최소값보다 약간 더 좁은 반경으로 차갑게 구부린 경우 120~150도까지 가열하면 폴리머 사슬이 이완됩니다. 굽힘으로 인한 내부 응력은 부분적으로 소멸됩니다. 튜브는 구부러진 모양을 유지하지만 잔류 응력이 감소합니다.
이 기술을 사용하면 콜드 벤드 최소값보다 약 20-30% 더 좁은 반경에서 필드 벤딩이 가능합니다. 단, 튜브는 완전한 서비스를 시작하기 전에 저압에서 증기를 순환시켜 튜브를 가열{4}}합니다. 열고정 절차는 설치 지침에 문서화되어 있어야 합니다.
굽힘 도구 요구 사항
지지되지 않은 손 굽힘은 일관되지 않은 반경을 생성하고 국부적으로 꼬일 위험이 있습니다. 벤딩 스프링-튜브 OD 위로 미끄러지는 코일 스프링-은 외부 지지를 제공하고 벤딩 중에 타원화를 방지합니다. 굽힘 형태-원하는 반경을 가진 모양의 블록-은 일관된 굽힘 형상을 제공합니다.
여러 개의 동일한 굽힘이 필요한 현장 설치의 경우 간단한 굽힘 고정구가 적합합니다. 고정 장치는 모든 굽힘이 최소 반경 요구 사항을 충족하고 동일한 튜브 회로 전반에 걸쳐 일관된 압력 강하를 생성하도록 보장합니다.
요약
PTFE 열 교환기 튜브의 최소 굽힘 반경은 20도 냉간 굽힘의 경우 튜브 외경의 25배이고 120도 굽힘의 경우 25-27배입니다. 이는 외부 섬유 변형을 2% 탄성 한계 내로 유지하여 장기적인 크리프 타원화 및 흐름 제한을 방지합니다.
냉간 굽힘 후 열 회복은 제어된 열-설정 절차를 통해 반경을 약간 더 조밀하게 만들 수 있습니다. 벤딩 스프링 또는 폼은 현장 설치 중에 일관되고 꼬임-없는 벤딩을 보장합니다.
PTFE 튜브 굽힘 절차 및 허용 기준에 대한 엔지니어링 사양은 튜브 치수, 작동 온도, 설치 공간 제약 조건 및 필요한 굽힘 형상을 제출하면 제공됩니다.
