Jinwei Heater analysoi U-mutkien jännityskeskittymiä lämmittimissä

Shengzhou Jinwei Electric Heating Appliance Co., Ltd. on kehittänyt ja ottanut käyttöön edistyneen rajatun elementtianalyysin (FEA) kehyksen, jolla pyritään tarkentamaan putkilämmittimien suunnittelua. Yrityksen mukaan tämä menetelmä auttaa ennustamaan pintakuormituksen jakautumista ja erityisesti U-mutkien jännityskeskittymiä, jotka ovat yleisin vikapaikka lämmittimissä.

Analyysin keskeinen havainto on, että U-mutkan taivutussäteen ja ulkohalkaisijan suhde (R/D) on merkittävin yksittäinen tekijä, joka vaikuttaa mutkien vikaantumisasteeseen. Jinwein mukaan alan käytäntö ja yrityksen omat FEA-tiedot osoittavat, että R/D-suhteen tulisi olla vähintään 2,5–3,0 Incoloy- ja ruostumattomasta teräksestä valmistetuille vaipoille.

Tutkimuksessa korostetaan, että oikea lähestymistapa FEA:lle on sekventiaalinen, lämpö- ja jännitysanalyysi. Pelkkä mekaaninen FEA aliarvioi merkittävästi mutkien jännityksiä, koska lämpökenttä ohjaa lämpöjännitystä, joka puolestaan vaikuttaa mutkien jännitykseen. Pintakuormitus, eli wattitiheys, on suunnittelumuuttuja, joka vaikuttaa suoraan lämpötilaan, ei suoraan jännitykseen.

Yhtiö ilmoittaa, että tyypilliset pintakuormitusalueet vaihtelevat 2–6 W/cm² nesteupotuksessa, 4–10 W/cm² puhallinkonvektiossa ja 1–3 W/cm² paikallaan olevassa ilmassa. Nämä rajat riippuvat kuitenkin vaipan materiaalista ja asennuksen jäähdytysolosuhteista. FEA-tulosten vertailu sallittuun jännitykseen valitulle vaipamateriaalille maksimikäyttölämpötilassa on välttämätöntä.