열 교환기 개스킷의 밀봉 메커니즘에 대한 완전한 설명 : 접촉 압력 분포에서 누설 채널 차단까지

1. 밀봉 메커니즘의 기본 이론

밀봉 메커니즘의 물리적 기초

접촉 압력 이론

개스킷 밀봉의 본질은 중간 압력을 상쇄하기에 충분한 접촉 응력을 확립하는 것입니다.

최소 유효 밀봉 압력 (Y 계수) : 개스킷이 밀봉 효과를 생성하기 시작하는 최소 압축 응력

개스킷 계수 (M) : 씰을 중간 압력으로 유지하는 데 필요한 접촉 압력의 비율 (ASME PCC-1 표준 권장 값)

표면 상호 작용

실제 접촉 영역은 명백한 접촉 영역의 5-15%만을 차지합니다 (Wickers Rough Surface 이론)

미세 밀봉

표면 거칠기 RA는 3.2-6.3μm (ISO 4288 표준)로 제어해야합니다.

접촉 압력 분포 특성

3 차원 압력 필드 형성

플랜지 볼트 하중에 의해 생성 된 거시적 압력 분포

로컬 접촉 압력 피크 (평균 압력의 최대 2-3 배)

에지 효과 : 플랜지 외부 가장자리의 15% 면적 압력 감쇠는 40%에 도달합니다.

누설 채널 차단 메커니즘

멀티 스케일 밀봉 원리

거시적 스케일 : 플랜지 주스켓 시스템은 기계적 장벽을 형성합니다

현미경 스케일 : 개스킷 재료는 표면 결함을 채 웁니다 (＞ 90%의 누설은 10μm 수준의 표면 결함에서 발생합니다)

분자 스케일 : 중합체 사슬의 투과 차단 (특히 가스 분자에 중요)

동적 밀봉 과정

초기 압축 단계 : 개스킷 두께는 20-30% 감소

스트레스 이완 단계 : 처음 8 시간 동안 15-25% 예압 손실

작업 단계 : 충족 필요 : P_Contact ≥ M × P_Media ΔP_thermal

2. 열 교환기 개스킷의 작동 원리

기본 밀봉 원리

탄성 변형 및 접촉 압력

개스킷은 볼트 예압의 작용 하에서 탄성 또는 플라스틱 변형을 겪고, 플랜지 또는 플레이트 사이의 미세한 불균일을 채 웁니다 (표면 거칠기는 일반적으로 Ra≤3.2μm를 필요로합니다).

국소 고압 접촉 면적이 형성됩니다 (금속 개스킷은 200-500mpa, 비금속 개스킷 50-150mpa에 도달 할 수 있으며) 중간 침투 경로를 차단합니다.

표면 결합 메커니즘

현미경 수준 : 가스켓 재료 (예 : 흑연, PTFE)의 유연성은 표면 거칠기 피크를 함께 맞아 누출 채널> 5μm를 제거합니다.

거시적 수준 : 개스킷 구조 (예 : 파형, 치아 모양)는 기하학적 변형을 통해 플랜지 평행 편차를 보상합니다 (보상량은 일반적으로 0.05-0.2mm).

동적 작업 조건 하에서 적응성

열 사이클 보상

개스킷은 플랜지의 열 팽창 차이를 보완하기 위해 리바운드 성능 (ASTM F36 표준은 40%이상의 리바운드 속도가 필요합니다)을 가져야합니다.

압력 변동 적응

내부 압력이 증가하면, 중간 압력은 개스킷의 안쪽 가장자리에 작용하여 자체 조건 효과를 형성합니다 (금속 상처 개스킷의 자체 조건 계수 M = 2.5-3.0).

진동 작업 조건

방지 마모 설계 (예 : PTFE 코팅)는 진동으로 인한 밀봉 표면의 마모를 줄일 수 있습니다.

3. 열 교환기 개스킷 FAQ

• Q1 : 열교환 기 개스킷의 주요 유형은 무엇입니까?

열 교환기 개스킷은 주로 세 가지 범주로 나뉩니다.

비금속 개스킷 : 니트릴 고무 (NBR), EPDM, Fluororubber 등과 같은 중간 및 저온 조건에 적합한 (-50 ° ~ 200 ℃)

금속 개스킷 : 구리 개스킷, 스테인레스 스틸 이빨 개스킷 등, 고온 및 고압에 대한 내성 (최대 800 °/25mpa)

반금형 개스킷 : 금속 상처 개스킷 (흑연 스테인리스 스틸 스트립)과 같은 탄력성과 강도가 모두 있고 열 사이클 조건에 적합합니다.

• Q2 : 개스킷은 열 교환기에서 어떤 역할을합니까?

개스킷은 주로 네 가지 기능을 실현합니다.

밀봉 : 뜨거운 및 차가운 체액이 섞이지 않거나 새는 것을 방지합니다.

압력 버퍼링 : 플랜지/플레이트 사이의 조립 응력을 보상합니다

중간 분리 : 구조 설계를 통해 누설 경로를 확장하십시오

진동 흡수 : 장비 작동 중에 마이크로 모션 마모를 줄입니다

• Q3 : 개스킷을 교체 해야하는지 판단하는 방법은 무엇입니까?

다음 조건이 발생하면 개스킷을 교체해야합니다.

압축 영구 변형> 25%

표면 균열 또는 화학 부식 구덩이 (깊이> 0.2mm)

열 순환 후 반등 속도 <30%

측정 된 누출 속도> 표준 값 의 3 배