PLAKA ISI DEĞİŞTİRİCİ CONTA İÇİN KIRILMA MEKANİĞİ-1
Öz
Plakalı bir ısı eşanjörü, iki ısı değişim sıvısı için açıklıkları olan bir dizi ince, oluklu plakadan oluşur. Plakalar, her plaka arasında kauçuk bir conta bulunan bir istif içinde bir araya getirilir. Plakalı ısı eşanjöründe montaj basıncı ve yüksek çalışma sıcaklığı nedeniyle, contalar bazen çatlama eğilimindedir.
Bu çalışma FE uygulamalarında kauçuk için kırılma modellerini değerlendirir ve uygular. Bu, iki kauçuk malzemenin malzeme özelliklerini belirlemek için laboratuvar testlerinin yapılmasını, FE-simülasyonlarının desteklenmesini ve doğrulanmasını içerir. Saf kesme testi numuneleri kullanılarak yapılan deneyler sunulur ve saf kesme testi yöntemi conta kuyusundaki gerçek durumu yansıtır.
Yırtılma enerjisi kriteri iyice değerlendirilir ve 5 mm'den kısa çatlak uzunlukları için geçerli olmadığı sonucuna varılır. Bu nedenle, yaklaşık 50μm'lik küçük ölçekli çatlakların (malzeme düzensizlikleri) varlığı, yırtılma enerjisi kriteri veya bu çalışmada değerlendirilen herhangi bir kırık kriteri tarafından desteklenmemektedir.
Bir EPDM contasının gerilme analizleri ABAQUS'ta gerçekleştirilir ve maksimum ana Cauchy-stresinin 130 ° C sıcaklıkta 9.5MPa seviyesine ulaştığını gösterir. Böylece, malzeme mukavemeti aşılmış ve kırılma mekaniği contaların kopmasını etkileyen önemli bir faktör olarak göz ardı edilmiştir.
1. Arkaplan
Plakalı bir ısı eşanjöründe, conta ve plaka malzemesi, contanın geometrik şekli ve conta oluğu geometrisi ile birlikte plakalı ısı eşanjörünün performansı için kritik faktörlerdir. Sızdırmazlık özelliklerini iyileştirmek ve aynı zamanda tasarım sürecindeki zamanı azaltmak için Alfa Laval, yeni tasarımların geliştirilmesinde ve mevcut ürünlerin modifikasyonunda sonlu eleman analizini bir araç olarak kullanmaya başladı.
Bu yüksek lisans tezi, bir yüksek lisans tezi, plakalı eşanjör contası üzerinde FE-analizinin devamıdır [6]. Bu çalışmadaki sonuçlara göre, sadece stres seviyelerinin contaların çökmesine neden olabileceği tespit edilmiştir. Bu nedenle, başka bir yerde conta arızasıyla ilgili açıklamalar aranarak kırık mekaniğinin problemin çözümünde ana faktör olup olmadığını araştırmaktadır.
2 Kauçuk esnekliği
Bu bölüm, P.-E tarafından yazılan Dolgulu Elastomerler için Esnekliğin Modellenmesi ve Sönümlenmesi üzerine kurulmuştur. Austrell, [2].
Kauçuklar oldukça doğrusal olmayan malzemelerdir ve sabit bir Young modülü E ile basit doğrusal elastik gerilim-gerinim ilişkisi uygulanamaz. Bu nedenle, malzeme davranışını başka bir matematiksel model, özellikle de elastik özellik kullanarak tanımlamak gerekir. Hiperlastik bir malzeme için kurucu ilişki, aynı zamanda toplam stres ve toplam gerilme arasındaki ilişki olarak tanımlanan doğrusal elastik bir malzemedir.
Gerilme enerjisi yoğunluğu, kauçuk malzemeler için yapıcı ilişkinin tanımlanmasında merkezi bir rol oynar. Gerilmeler, gerilme değişmezlerinin bir fonksiyonu olan gerilme enerji yoğunluğu fonksiyonunun W türevleri tarafından belirlenir.
Genel sonlu eleman programlarının çoğunda uygulanan gerinim enerjisi fonksiyonunun W iki yaygın biçimi Neo-Hooke modelidir, yani
ve Yeoh modeli, yani
Elastik parametreler C10, C20, C30, FEanalys'lerde hiperelastik malzeme davranışını tanımlayan sabitlerdir.
