Fragen zur Herstellung von Edelstahlkesseln

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Ich arbeite derzeit an einem Projekt (oder kehre tatsächlich zu einem Projekt zurück) und muss einen Wärmetauscherkessel herstellen lassen. Der HX-Kessel ist relativ klein, ein 10 "langer Zylinder mit einem Durchmesser von etwa 4". Ein Ende kann abgedeckt werden, das andere sollte einen Flansch haben, damit ich im Gerät arbeiten kann. Im Inneren werde ich eine Spule aus Kupferrohr (Wärmeaustausch) und verschiedene andere Sensoren / Anschlüsse haben. Ich habe keinen Zugang zu einer kompletten Maschinenwerkstatt, um einen solchen Kessel selbst herzustellen, daher kontaktiere ich eine Reihe von Unternehmen. Meine Frage bezieht sich wirklich auf die Dicke des Stahls, der für den Kessel benötigt wird. Der Kessel hat bei maximalem Druck nur 2,5 bar. Darüber hinaus muss das Material lebensmittelecht sein. Der Hauptkessel enthält Wasser, das für die Zubereitung von Speisen verwendet wird. Angesichts dieser Arbeitsparameter von welcher Art und wie dick sollte der Edelstahl sein? Ich werde verschiedene grobe Skizzen des Systems für zusätzliche Informationen anhängen. Vielen Dank im Voraus für die Hilfe! Flanschkappe Grobe Cutaway

e6r339b
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Keine direkte Antwort, nur ein paar Quellen, die untersucht werden müssen: ASME verfügt über mehrere Wärmetauscherkonstruktionen und -spezifikationen, die Sie beim Entwurf und Bau eines solchen Schiffs befolgen sollten. Eine weitere Veröffentlichung, die interessant sein könnte, ist McCabes Abteilung Operations of Chemical Engineering, 2004, McGraw Hill. Das Buch befasst sich unter anderem mit der Konstruktion von Rohrbündelwärmetauschern. Stellen Sie keine Notizen auf eine technische Zeichnung, es ist eine schlechte Praxis.
BOB
Welche Flüssigkeit befindet sich bei der Edelstahlart im Kessel? Vergessen Sie nicht, dass je nach Material ein galvanisches Paar zwischen Kupfer und Stahl bestehen kann und Korrosion ohne ordnungsgemäße Isolierung auftreten kann.
wwarriner
Vielen Dank für Ihre Kommentare! Bob, ich werde mir diese Materialien ansehen, danke! Starrise, oops, ich habe vergessen zu sagen (wird op bearbeiten). Der Kessel enthält Wasser, das zum Dämpfen von Milch (trinkbar) verwendet wird.
e6r339b
Geht Milch durch den Kupferwärmetauscher oder kommt er mit ihm in Kontakt? In diesem Fall können Sie das Material gegen einen lebensmittelechten Edelstahl austauschen. Kupfer kann ein Gesundheitsrisiko darstellen und ich bin nicht sicher, ob Kupferlegierungen als lebensmittelecht gelten. Kupfer kann in sauren Medien auslaugen, und Milch hat einen pH-Wert zwischen 6,5 und 6,7, wodurch sie sehr leicht sauer wird. Sie können sich auch an die FDA (oder eine gleichwertige Aufsichtsbehörde) wenden, um weitere Informationen darüber zu erhalten, was sicher ist und was nicht.
wwarriner
Milch passiert eigentlich nichts. Nur Wasser.
e6r339b

Antworten:

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  1. Abhängig von Ihrer örtlichen Gerichtsbarkeit benötigen sie möglicherweise eine Genehmigung, für die eine PE-Stempelberechnung für die von Ihnen angeforderten Arbeiten erforderlich ist, da der Innendruck 1 bar überschreitet (die Grenze, bis zu der er in Abschnitt VIII der ASME BPVC gilt ). Siehe zum Beispiel in Kalifornien - alles, was Drücke über 15 psig erzeugt, erfordert eine Genehmigung.

  2. Als PE, der diese Gefäße für den Lebensunterhalt entwirft, verwende ich normalerweise einen ziemlich einfachen Satz von Formeln, um eine gute Schätzung zu erhalten. Behandeln Sie die Oberseite, die Schale und die Unterseite als separate Einheiten

    • Die Schale kann unter Verwendung von Zylinderspannungsregeln behandelt werden . Verwenden Sie normalerweise 20.000 psi als maximal zulässige Spannung (= 36.000 psi Ausbeute mit 1,8 Sicherheitsfaktor).

    • Der Boden (und zu Schätzzwecken der obere) kann mit einer einfachen Trägerplatte behandelt werden . Die maximale Durchbiegung sollte auf 0,5% begrenzt sein und die Spannung sollte 20.000 psi betragen. Vergessen Sie nicht, dass diese Öffnungen Spannungskonzentratoren erzeugen - was an sich ein großes Thema in der Welt des Druckbehälterdesigns ist. Zur Schätzung können Sie das Prinzip des Ersetzens des entfernten Materials verwenden - das ist die doppelte Dicke um das Loch für eine Fläche, die einem Lochradius nach außen entspricht. Ab einem Querschnitt ist das Material also das gleiche.

    • Möglicherweise passen andere Designs für den unteren Kopf besser, insbesondere um Stress abzubauen. Ellipsoidköpfe haben fast immer die gleiche Dicke wie die Schale. Halbkugelförmige Köpfe folgen einfachen Zylinderspannungsregeln und sind halb so dick. Torisphärische Köpfe sind normalerweise doppelt und flache Köpfe sind normalerweise vier- bis achtmal so dick. Deshalb sind Feuerlöscher normalerweise abgerundete Böden an einem Rock.

    • Die Fugen zwischen Boden und Schale sowie die Fuge zwischen Ober- und Schale müssen aufgrund der Biegebegrenzungsschicht verdoppelt werden . Diese Schicht existiert für4Rtvom eigentlichen Gelenk. Der Weg, dies zu vermeiden, besteht darin, die Druckbehälterdicke von jeder der obigen Zahlen für eine gleichmäßige Behälterdicke zu verdoppeln. Auch hier müssen Sie wahrscheinlich eine Genehmigung einholen, und die PE, die das Design stempelt, muss diesen Bereich besonders überprüfen

  3. Für die Materialauswahl würde ich 304 Edelstahl empfehlen - es ist sehr verbreitet, leicht zu leisten und gilt gemäß ASTM F899 als biosafe

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Erwägen Sie, etwas über die Auswahl der Materialien für lebensmittelechte Anwendungen hinzuzufügen. Ich bin kein Experte, aber dieser Artikel scheint darauf hinzuweisen, dass AISI 316, 304 und 430 für lebensmittelechte Anwendungen bevorzugt werden, um die Korrosionsbeständigkeit zu verringern. Das OP möchte möglicherweise jemanden konsultieren, dessen Fachwissen sich auf lebensmittelechte Materialien konzentriert.
wwarriner
Die materielle Frage war nicht da, als ich antwortete. Ich werde bearbeiten. Ich bin mit Bergbau- und Herstellungschemikalien besser vertraut und kann die Korrosionsbeständigkeit dieser rostfreien Chemikalien bestätigen. Ich wusste nicht, dass sie lebensmittelecht sind. Andere als 316L werden für Schweißanwendungen bevorzugt und hauptsächlich für chirurgische Geräte verwendet.
Mark
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Zusätzlich zu den hervorragenden Antworten auf Druckbehälter, die bereits gestellt wurden, hat ein Dampfkessel die zusätzliche Komplikation, dass bei einem Phasenwechsel unter Druck eine besondere Gefahr besteht, dass bei Dampf unter bestimmten Bedingungen sehr schnelle Druckspitzen auftreten können Die Sicherheitsbestimmungen für Dampfkessel sind strenger als für Druckbehälter im Allgemeinen. Zum Beispiel kann eine Unterbrechung des Wasserflusses einen schnellen Druckanstieg verursachen, der möglicherweise nicht sofort erkennbar ist, siehe Dampfexplosion

Sie werden auch feststellen, dass Ihre Gerichtsbarkeit spezielle Schweißcodes für das Schweißen von Dampfdruckbehältern und / oder individuelle Tests und Inspektionen erfordert.

Chris Johns
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