板式熱交換器橡膠密封墊片性能分析

1、墊片壓縮回彈性能試驗1、試驗裝置與試件試驗加載系統(tǒng)為MTS2.5噸材料性能試驗機(jī)所示。試件是從整張傳熱板片中切割出一部分帶有梯形墊片槽的矩形板片，板片材質(zhì)為316L所示。墊片材料為三元乙丙橡膠，硬度為邵氏80，墊片橫截面為菱型，主要結(jié)構(gòu)尺寸。2、試驗內(nèi)容試驗包含兩部分：（1）常溫下，墊片簡單壓縮回彈。將橫截面為菱形的密封墊片水平放置在剛性平板上，通過固定在試驗機(jī)上、下夾具上的鋼圓柱（7mm）施加壓縮載荷，測試在不同載荷下墊片的位移大小。

2、加載速率參考設(shè)備的實際裝配、操作條件，控制壓縮速率0.018mms，回彈速率0.007mms.此試驗以下稱簡單壓縮回彈；（2）在梯型密封槽約束作用下的墊片壓縮回彈。將橫截面為菱形的墊片嵌入矩形板片的梯形槽中，通過固定在上、下夾具的鋼圓柱施加載荷。其他加載條件與前部分的試驗相同。此試驗以下稱約束壓縮回彈。試驗結(jié)果分析1、簡單壓縮假設(shè)板式換熱器橡膠墊片屬于超彈性材料，3個主方向的厚度與壓縮前墊片的初始厚度之比，也稱為壓縮比。綜合式（1）、（

3、2）得：S=2WC=2[（WI1I1WI2）IWI2CI3WI3C1]（4）利用真實應(yīng)力與S之間的關(guān)系，得到墊片在變形后的真實應(yīng)力表達(dá)式：=pI2[WI1BWI2B1]（5）主應(yīng)力分量為：i=p2[WI12iWI22i]（i=1，2，3）（6）式（5）中，B是左柯西格林應(yīng)變張量（leftCauchyGreenstraintens），pI代表流體靜壓力張量，I為二階單位張量。為真實應(yīng)力張量。簡單壓縮時，墊片表面只在一個方向有真實壓應(yīng)力1，

4、又因為橡膠材料具有不可壓縮性，設(shè)1=，則有：2=3=1，則式（6）可簡化為：1=2（21）（WI1WI21）（7）工程實際中，可拆卸板式換熱器墊片的預(yù)緊壓縮量一般為墊片初始厚度的1535，壓縮變形過程中，墊片瞬時受力面積要大于初始受力面積。分別以瞬時受力面積和初始受力面積為基準(zhǔn)的真實壓應(yīng)力1與名義壓應(yīng)力e關(guān)壓縮、約束壓縮后墊片回彈的真實壓應(yīng)力與簡單回彈時壓應(yīng)力比值?？芍瑝|片回彈量逐漸增加時，簡單回彈、壓縮回彈條件下壓應(yīng)力均隨之減小，其

5、原因是梯形槽對墊片約束作用隨墊片回彈量增加而不斷減小?？梢钥闯?，墊片壓縮量越大，約束壓縮與簡單壓縮下的壓應(yīng)力相差就越大，其原因是墊片變形越大，梯形槽對其約束作用不斷增強(qiáng)，反之，回彈變形量越大，二者的壓應(yīng)力差值越小。此外，曲線1、曲線2反映的墊片壓縮、回彈變形途徑都不一致，說明墊片在變形過程中具有時滯效應(yīng)，但共同特點(diǎn)是回彈性階段墊片表面的真實應(yīng)力要小于壓縮階段在同一壓縮比下的壓應(yīng)力值。結(jié)論（1）測試了具有菱形橫截面，材料為三元乙丙橡膠，硬

6、度為邵氏80的板式換熱器密封墊片的16CPVT可拆卸板式換熱器墊片壓縮回彈性能試驗與分析壓縮回彈性能。揭示了板片中的梯形槽對墊片壓應(yīng)力影響的規(guī)律。在梯形槽約束作用下，壓縮和回彈階段的墊片壓應(yīng)力均明顯高于簡單壓縮，其原因是墊片變形越大，梯形槽對其約束作用不斷增強(qiáng)。反之亦然。（2）分別基于MooneyRivlin和Yeoh模型，當(dāng)壓縮比大于0.75時，推導(dǎo)出了可拆卸板式換熱器墊片在簡單壓縮時的應(yīng)力與壓縮比關(guān)系，為墊片厚度、預(yù)緊壓縮量以及夾緊