石墨管与玻璃钢管板的压紧密封连接实验研究

论文摘要

目前,金属管壳式换热器中换热管与管板之间连接方法主要有胀接法、焊接法、胀焊结合法;管壳式石墨换热器中换热管与管板之间连接方法主要有密封胶连接法、整体成型法及高弹性橡胶连接法。对于玻璃钢组合式换热器,胀接、焊接、胀焊结合法不可应用;而密封胶连接法连接处温差应力大、维修不便;整体成型法制造麻烦,且维修困难;高弹性连接法的承压能力低。针对上述问题,本文对玻璃钢管板与石墨换热管的活性连接进行了密封实验研究。根据制造换热器厂家的制造能力,笔者设计了两种不同结构的管板孔结构,即贯通螺纹孔结构和半贯通螺纹孔结构。建立了一套实验装置,对三种耐压模型:软填料密封模型、O形圈密封模型和凹V形圈密封模型进行了实验研究。以聚四氟乙烯盘根、聚四氟乙烯生料带、橡胶O形圈、硅胶O形圈、橡胶凹V形圈等为填料,分别对两种开孔型式的管板进行了密封耐压试验,对影响密封的四个影响因素:预紧比压、填料层厚度、介质温度、填料材料性能进行了实验研究。实验结果表明,该连接技术在两种管板结构均能实现密封,半贯通螺纹式管板孔结构比贯通螺纹式管板孔结构要好。其中V形组合圈是最好的密封填料,可以在20N·M扭矩下,承压能力超过1.0MPa ;预紧比压对密封起到决定性作用,增大预紧比压能有效增强密封效果;在填料层厚度比较低时增大填料层厚度能显著提高密封效果;当介质温度不太高时,介质温度对该结构密封性能影响不大;填料材料性能对该结构密封性能影响很大,回弹性高、致密度高的材料密封效果比较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 综述
• 1-1 换热器简介
• 1-2 密封及密封分类
• 1-2-1 密封的基本方法
• 1-2-2 密封的分类和特征
• 1-2-3 密封理论
• 1-3 管壳式换热器中换热管和管板连接常用技术
• 1-3-1 胀接法
• 1-3-2 焊接
• 1-3-3 胀焊结合法
• 1-3-4 密封胶连接法
• 1-3-5 整体成型法
• 1-3-6 高弹性橡胶连接法
• 1-4 研究背景
• 1-5 研究的目的、意义、主要内容及预期目标
• 1-5-1 研究的目的、意义
• 1-5-2 研究的主要内容
• 1-5-3 预期目标
• 1-6 本章小结
• 第二章 填料密封原理及实验模型的建立
• 2-1 填料密封实验原理
• 2-1-1 软填料的分类、材料及结构
• 2-1-2 软填料的密封原理
• 2-2 O形圈密封原理
• 2-3 实验模型的建立
• 2-3-1 填料密封模型
• 2-3-2 O形圈密封模型
• 2-3-4 V形组合圈密封模型
• 2-4 本章小结
• 第三章 实验流程及设备
• 3-1 实验流程及主要设备
• 3-1-1 实验流程简介
• 3-1-2 玻璃钢换热器
• 3-1-3 试压泵
• 3-2 实验密封材料
• 3-3 实验影响因素
• 3-3-1 预紧力
• 3-3-2 填料性能
• 3-3-3 操作条件
• 3-4 本章小结
• 第四章 密封实验结果分析
• 4-1 实验及实验数据处理方法
• 4-1-1 实验方法
• 4-1-2 实验数据处理方法
• 4-2 实验步骤
• 4-3 贯通螺纹式管板密封实验结果分析及讨论
• 4-3-1 预紧比压对该结构密封性能的影响
• 4-3-2 填料层厚度对该结构密封性能的影响
• 4-3-3 介质温度对该结构密封性能的影响
• 4-3-4.材料性能的对该结构密封性能的影响
• 4-4 半贯通螺纹式管板密封实验结果分析及讨论
• 4-4-1 预紧比压对该结构密封性能的影响
• 4-4-2 介质温度对该结构密封性能的影响
• 4-5 两种不同管板孔结构对密封性能影响对比
• 4-5-1 聚四氟乙烯生料带对比
• 4-5-2 橡胶O形圈与硅胶O形圈对比
• 4-5-3 扭矩产生的比压对比
• 4-6 本章小结
• 第五章 结论
• 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所获得的相关科研成果