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Thermowell 소개:
'써모웰'는 이름에서 알 수 있듯이 열 측정 소자를 위한 일종의 웰입니다. 이 열 측정 소자는 RTD, TC 또는 TG일 수 있습니다. Thermowell은 공정 및 산업에서 사용되는 모든 온도 소자를 보호하는 덮개로 사용됩니다. 이러한 Thermowell은 단단한 막대형 구조이거나 중공 파이프로 만들어지거나 때로는 조합(막대형과 파이프 둘 다)일 수 있습니다.
나선형 스트레이크 써모웰:
나선형 스트레이크 온도 조절 장치 응용 분야에 따라 선택된 적합한 야금의 단단한 막대 막대로 만들어집니다. 나선형 스트레이크 써모웰은 석유화학 산업에서 특히 고속 조건에 대한 중요한 공정 응용 분야에서 사용되는 특별히 설계된 써모웰입니다. 나선형 설계 써모웰의 구조는 일반적인 써모웰과 유사하지만 침지된 바닥 부분의 나선형 또는 나사 기반 구조는 고속 중요한 공정 응용 분야에 견딜 수 있도록 적합합니다.
나선형 스트레이크 써모웰의 종류:
나선형 스트레이크 높은 속도의 공정 매체로 인해 발생하는 높은 진동의 서브 임팩트를 중화하는 하단 또는 팁 부분에 설계됩니다. 나선형 스트레이크의 길이는 이러한 써모웰이 설치된 사이트의 노즐 스탠드아웃에 따라 달라집니다. 써모웰에서 가공하거나 써모웰에 동일한 소재 와이어를 용접하여 나선형 스트레이크를 설계할 수 있습니다. 이 기준에 따라 나선형 설계는 다음 두 가지 유형이 됩니다.
- 솔리드 가공 나선형 디자인 써모웰
- 와이어용접 나선형 설계의 써모웰
그림 1 : 나선형 설계 써모웰(솔리드 가공)
그림 2 : 나선형 설계 써모웰(와이어 용접)
그림-1은 와이어 용접 없이 단일 막대 막대로 만든 솔리드 가공 나선형 구조이고, 그림-2는 나선형 슬랫을 형성하기 위해 동일한 재료의 와이어를 대칭으로 용접한 와이어 용접 나선형 구조입니다. 이 구조는 ASME STS-1을 기반으로 합니다. 신뢰성 관점에서 솔리드 가공 구조는 와이어 용접 구조보다 좋지만 와이어 용접 써모웰은 제조하기 쉽고 비용 효율적입니다.
나선형 설계 써모웰의 필요성:
막대형 열전대 웰을 제조하기 전에 공정 조건에 대한 이 열전대 웰의 지속 가능성을 보장하기 위해 분석을 수행합니다. 이 분석은 '웨이크 주파수 계산' 또는 일반적으로 WFC로 약칭됩니다. 이 계산은 표준 ASME PTC19.3-2016을 기반으로 합니다. WFC 도구에 입력해야 하는 입력 공정 매개변수(설계 온도, 설계 압력, 매체 속도, 매체 밀도, 점도, 열전대 웰 삽입 길이 및 기타 치수 세부 정보) 세트가 있으며, 그에 따라 설계된 열전대 웰이 작동에 적합한지 여부를 보장하는 결과를 얻습니다.
수행된 WFC 결과 중 어느 것이든 열전소자가 실패하면 열전소자 치수에서 몇 가지 시정 조치를 취해야 합니다. 여기에는 노즐 ID에 따른 열전소자 직경 증가, 길이 감소 및 속도 칼라 사용이 포함됩니다. 이러한 수정 후에도 열전소자가 실패하면 나선형 설계 열전소자가 솔루션입니다. 따라서 나선형 설계는 일반 열전소자가 WFC에서 실패할 때만 사용됩니다. 나선형 계산은 ASME STS-1에 따라 수행됩니다.
나선형 디자인은 어떻게 작동하나요?
중요한 공정 응용 분야에서 일반적인 써모웰은 바닥, 허브 및 표면에 영향을 미치는 유도 진동으로 인해 공정 내부에서 고장이 나고 파손될 수 있습니다. 공정 매체의 흐름이 향상됨에 따라 와류가 생성되어 흐름이 축 또는 원형으로 회전하는 유체 영역이 생성됩니다. 와류가 이동하면 선형 및 각운동량, 에너지 및 질량이 생성되어 구조적 어려움이 발생합니다.
써모웰의 침지 부분에 형성된 나선형 스트레이크는 와류 분리로 인해 발생하는 힘과 진동을 방지하므로 나선형 스트레이크는 진동 안정제 역할을 합니다. 나선형 써모웰에 대한 와류는 비나선형 써모웰의 경우보다 훨씬 작습니다. 따라서 이 특수 설계는 과도한 진동을 차단하고 써모웰이 공정 조건에 견딜 수 있도록 합니다.
나선형 디자인 써모웰의 장점:
- 나선형 스트레이크 써모웰 와류로 인한 진동을 크게 줄여서 공정에 비해 보호관의 지속 가능성이 크게 증가합니다.
- 칼라가 달린 온도계와 비교하면 노즐 내부에 설치하는 것이 쉽습니다.
- 높은 유량 속도와 얇고 고르지 않은 노즐 크기에 설치하는 데 적합합니다.
- 온도 조절판의 직경을 늘릴 필요가 없으므로 대구경 온도 조절판과 비교했을 때 반응 시간이 더 빠릅니다.
나선형 계산:
의 치수 나선형 스트레이크 열전대 ASME STS-1에 따릅니다. 써모웰과 동일한 구조 재료의 개별 와이어 3개를 써모웰의 원주에 부착하거나 용접할 수 있습니다. 대체 및 더 나은 방법은 와이어 용접 없이 단일 막대로 완전한 나선형을 허용합니다.
스트레이크는 서로 120도 떨어져 있습니다. 헬릭스 스트레이크 피치는 써모웰 팁 직경의 5배여야 합니다. 스트레이크 높이는 써모웰 팁 직경의 10%로 유지해야 합니다. STS-1 표준에 따라 1회전에 대한 헬릭스 길이를 계산한 후, 효과적인 VIV 감소를 위해 헬릭스 각도를 58도로 유지해야 합니다. 이 계산은 적절한 예를 고려하여 다음과 같이 단계별로 수행할 수 있습니다.
| 1단계: | Thermowell의 'Tip Diameter'는 'B'로 약칭되며 28mm라고 가정합니다.(가정) |
| 2단계: | 스트레이크의 피치는 'P'로 표시하는데, 이는 B의 5배이므로 P는 140mm입니다. |
| 3단계: | 스트레이크 높이는 'H'로 표시하는데, B의 10%이므로 H는 2.8mm입니다. |
| 4단계: | 1회전에 대한 나선의 길이는 √[(피치)로 계산됩니다.2+(πxB)2] 다음과 같습니다.
√[(피치)2+(πxB)2] = √[(140)2+(3.14159×28)2] = √[19600+7737.36] = √[27337.36] = 165.34mm |
| 5단계: | 나선 각도는 Sin으로 계산됩니다.−1(스트레이크의 피치 / 스트레이크 길이)는 다음과 같습니다.
죄−1(피치 / 스트레이크 길이) = Sin−1( 140 / 165.34) = 죄−1(0.84674) = 57.95 (58도에 해당) |
따라서 효과적인 스트레이크 형성을 위해 나선 각도는 58도로 유지되어야 합니다. 이는 그림 3에서 다음과 같이 표시될 수 있습니다.
그림-3: 스트레이크 높이, 스트레이크 피치, 나선 길이 및 나선 각도
결론:
나선형 스트레이크 써모웰의 설치는 특히 석유화학 산업에서 고속 임계 공정 응용 분야에 대한 신뢰할 수 있고 지속 가능한 솔루션입니다. 와류 유도 진동(VIV)이 감소하여 이러한 써모웰은 일반적인 바스톡 써모웰에 비해 더 우수하고 강화된 선택이 될 수 있습니다. 템센스 칼라가 있는 Thermowell과 나선형 디자인 Thermowell을 제공합니다.
약어:
OD1: Thermowell의 외경-1 또는 루트 직경
OD2: 외경-2 또는 Thermowell의 팁 직경
ID: Thermowell의 내경
IL: 프로세스 연결부 아래의 총 삽입 길이(노즐 포함)
L1: 침지 길이 또는 나선형 길이(노즐 제외)
자세한 내용은-https://tempsens.com/catalog/contact-temperature-sensors/thermowells.html
