Mechanical Design of Heat Exchangers: And Pressure Vessel Components

یک مبدل حرارتی لوله ای نمونه بسیاری از جنبه های چالش در طراحی مخزن تحت فشار است. فشارها و دماهای عملیاتی بالا یا بسیار کم، همراه با گرادیان های شدید دما، و تفاوت های زیاد در سختی قطعات مجاور، از جمله شرایطی است که توجه طراح مبدل حرارتی را به خود جلب می کند. مشکلات در طراحی مکانیکی ممکن است منجر به انواع مشکلات عملیاتی شود، مانند خرابی اتصال لوله به ورق لوله، نشت اتصال فلنج، ترک جوش، کمانش لوله و ارتعاش ناشی از جریان. خرابی های داخلی، مانند خم شدن پارتیشن عبوری یا جدا شدن جوش، دمیدن دنده واشر پارتیشن عبوری، و فرسایش انتهای لوله تحریک شده با برخورد، کمتر تهدید کننده نیستند. طراحی برای جلوگیری از چنین خطرات عملیاتی مستلزم یک زمینه سازی کامل در چندین رشته مکانیک، و درک گسترده ای از رابطه متقابل بین عملکرد حرارتی و مکانیکی مبدل های حرارتی است. با این حال، در حالی که تعدادی کتاب عالی در مورد طراحی حرارتی مبدل حرارتی وجود دارد، تلاش قابل مقایسه در طراحی مکانیکی وجود ندارد. این خلأ ظاهری با مجموعه ای از کدهای ملی و استانداردهای صنعتی، به ویژه "ASME Boiler and Pressure Vessel Code" و "Standards of Tubular Exchanger Manufacturers Association" پر شده است. این اسناد، همراه با انتشارات پراکنده، مجموعه‌ای متنوع از منبع مرجع طراح مبدل حرارتی را تشکیل دهید. موضوع به وضوح به یک درمان روشمند و جامع اشاره می کند. این کتاب در جهت رفع این نیاز است.

A tubular heat exchanger exemplifies many aspects of the challenge in designing a pressure vessel. High or very low operating pressures and temperatures, combined with sharp temperature gradients, and large differences in the stiffnesses of adjoining parts, are amongst the legion of conditions that behoove the attention of the heat exchanger designer. Pitfalls in mechanical design may lead to a variety of operational problems, such as tube-to-tubesheet joint failure, flanged joint leakage, weld cracks, tube buckling, and flow induced vibration. Internal failures, such as pass partition bowing or weld rip-out, pass partition gasket rib blow-out, and impingement actuated tube end erosion are no less menacing. Designing to avoid such operational perils requires a thorough grounding in several disciplines of mechanics, and a broad understanding of the inter­ relationship between the thermal and mechanical performance of heat exchangers. Yet, while there are a number of excellent books on heat ex­ changer thermal design, comparable effort in mechanical design has been non-existent. This apparent void has been filled by an assortment of national codes and industry standards, notably the "ASME Boiler and Pressure Vessel Code" and the "Standards of Tubular Exchanger Manufacturers Association. " These documents, in conjunction with scattered publications, form the motley compendia of the heat exchanger designer's reference source. The subject matter clearly beckons a methodical and comprehensive treatment. This book is directed towards meeting this need.