Zašto PTFE izmjenjivači topline razvijaju curenje premosnice i kako se to ispravlja?

Curenje preko premosnice nije curenje u vanjsko okruženje, već unutarnji kratki-presjek-tekućine-na strani školjke koja teče oko snopa cijevi umjesto kroz njega. Ova unutarnja premosnica je gubitak površine za prijenos topline i smanjenje učinkovitosti izmjenjivača, ali nije vidljiva izvana. Važno je znati putove i uzroke problema s PTFE izmjenjivačem topline zbog curenja premosnice kako bi se dijagnosticirao gubitak performansi i planirali uspješni popravci. U ovom se članku raspravlja o uobičajenim kanalima curenja, uzrocima curenja i koracima popravka za vraćanje toplinske učinkovitosti.

Propuštanje premosnice: što je to i zašto je važno?
U izmjenjivaču topline s-i-cijevi, tekućina na strani-ljuske trebala bi teći preko snopa cijevi, usmjerena pregradama. Propuštanje preko premosnice događa se kada dio te tekućine ne dodiruje cijevi jer teče niz kraći put s manjim otporom. Tekućina napušta izmjenjivač uz malu ili nultu promjenu temperature, što smanjuje ukupnu brzinu prijenosa topline.

Propuštanje preko premosnice je štetno, posebno za PTFE izmjenjivače topline koji već imaju nižu toplinsku vodljivost od metalnih jedinica. Premosni protok od 20% može smanjiti efektivni koeficijent prijenosa topline za 25-35% jer premošteni fluid ne sudjeluje u izmjeni topline. Problem je unutarnji i ne može se otkriti vanjskim vizualnim pregledom ili ispitivanjem tlaka, već samo nadzorom toplinske učinkovitosti ili unutarnjim pregledom.

PTFE izmjenjivač topline primarne zaobilaznice propuštanja
Tekućina sa-strane školjke može zaobići snop cijevi na tri različita načina.

1. Snop-na-Razmak školjke (prstenasta premosnica)
Uvijek postoji prostor između krajnjih vanjskih cijevi i unutarnje stijenke školjke. Ovaj prstenasti otvor potreban je za umetanje i uklanjanje snopa cijevi. Taj se otvor popunjava u dobro konstruiranom izmjenjivaču s brtvenim trakama (ponekad zvanim premosnim brtvama) ili lažnim cijevima koje ograničavaju protok. Brtvene trake su često ravne čelične šipke ili PTFE-ispunjene trake pričvršćene na pregrade, strše prema van i dodiruju stijenku ljuske.

Kada brtvene trake nedostaju, istrošene su ili su potrgane, tekućina na strani školjke lako teče kroz prstenasti otvor bez ulaska u snop cijevi. Ovo je glavna obilaznica.

2. Odmak od pregrade do školjke
Pregrade ne prianjaju čvrsto u školjku. Omogućen je mali razmak (obično 1–3 mm) kako bi se omogućila montaža i toplinsko širenje. Tekućina može teći preko rubova svake pregrade, posebno na vrhu i dnu gdje dolazi do reza pregrade. Propuštanje u novim izmjenjivačima je skromno (2-5% ukupnog protoka). Međutim, ako se pregrade oštete, uvrnu, korodiraju ili erodiraju, zazor će se povećati, a protok kroz premosnicu će se znatno povećati.

Vodeni čekić (parni čekić), strani predmeti koji se transportiraju u tekućini sa strane školjke i korozija metalnih dijelova pregrade mogu uzrokovati oštećenje PTFE pregrada izmjenjivača topline (PTFE cijevi same po sebi ne korodiraju, ali metalne pregrade i potporne ploče mogu).

3. Udaljenost od cijevi do pregrade
Svaka pregrada ima rupu kroz koju teče PTFE cijev. Kako bi se omogućilo pomicanje fleksibilne PTFE cijevi i spriječilo vezivanje tijekom toplinske ekspanzije, potreban je prostor od 0,2 do 0,5 mm. Ove male prstenaste rupe mogu omogućiti istjecanje tekućine. Propuštanje cijevi za pregradu općenito je mali doprinos premosnici u većini dizajna (obično<5% of total bypass) due of the pressure drop across each baffle forcing flow down the many tube holes. However, the cumulative effect can be significant in exchangers with many baffles and low-viscosity fluids.

Razlozi za PTFE izmjenjivače topline s premosnim curenjem
Internistički pregled obično otkriva jedno ili više od sljedećih stanja:

Istrošena ili nedostaje skidanje vremenskih uvjeta
Brtvene trake se pričvršćuju na pregrade vijcima, stezaljkama ili zavarivanjem. Vijci se mogu s vremenom olabaviti, spojnice mogu otkazati ili same trake mogu korodirati ili se pokvariti. U određenim -snopovima popravljenim na terenu brtvene trake možda nisu ponovno -ugrađene nakon ponovnog -cijevi. Redovito je otkriće da su brtvene trake prisutne samo na nekoliko pregrada ili ih uopće nema.

Oštećene pregrade,
Pregrade se mogu razbiti:

Parni čekić – Ponovljeni udarni valovi mogu saviti ili razbiti metalne pregrade u blizini otvora cijevi.

Korozija - Čelične pregrade mogu se istanjiti i izgubiti oblik tijekom korozivne uporabe (čak i s PTFE cijevima).

Mehanički udar - Pregrade se mogu saviti tijekom umetanja ili uklanjanja snopa ako nisu ispravno poravnate.

Više ne prianja tijesno uz školjku, savijena pregrada stvara značajan razmak. Slomljenoj pregradi mogu nedostajati dijelovi koji bi omogućili protok.

Veliki razmak školjke od izvornog dizajna
Neki jeftini-teflonski izmjenjivači topline konstruirani su s prevelikim razmakom od snopa-do-ljuske kako bi se olakšala proizvodnja. Razmak može biti 10 mm ili više. Brtvene trake nedostaju ili su premale. U tim je situacijama curenje iz premosnice značajka dizajna i ne može se potpuno eliminirati bez većeg redizajna.

Kako dijagnosticirati curenje premosnice bez otvaranja izmjenjivača
Ako se sumnja na curenje premosnice:

Brzina prijenosa topline, izračunata na temelju ulaznih/izlaznih temperatura i protoka, mnogo je niža od projektirane brojke, iako su cijevi čiste i nema vanjskih curenja.

Pad tlaka na strani ljuske je manji od povijesnih očitanja pri istom protoku. Manji pad tlaka znači da tekućina teče kroz kanal manjeg otpora (bypass).

Promjena temperature tekućine na -strani ljuske (ΔT) nije očekivana, a izlazna temperatura na-strani cijevi također je izvan cilja.

Prvo, važno je isključiti alternativna objašnjenja za lošu izvedbu: onečišćenje, zarobljeni ne{0}}kondenzirajući materijali ili niži protok. Ako oni nestanu, vjerojatno je curenje iz premosnice.

Korektivne radnje propuštanja premosnice
Ispravan popravak ovisi o ozbiljnosti i dostupnosti snopa cijevi.

1. Zamjena brtvenih traka (najčešći popravak)
Za izmjenjivače s uklonjivim snopovima cijevi, brtvene trake mogu se umetnuti ili ukloniti tijekom planiranog isključivanja. Proces je:

Poklopac školjke se uklanja i snop cijevi se izvlači.

Pregrade su pregledane. Očistite ostatke i koroziju iz utora postojeće brtvene trake.

Nove brtvene trake (često tkanina impregnirana PTFE-om, metalne opružne trake ili čvrste PTFE šipke) režu se na potrebnu duljinu i postavljaju u utore na svakoj pregradi. Trake moraju stršiti prema van kako bi dodirivale unutarnju stijenku školjke uz malu interferenciju (kompresija 0,2–0,5 mm).

Trake se drže na mjestu vijcima ili bušenjem rubova pregrade (za metalne trake). Neki dizajni drže trake pritiskom ljuske na pregradu.

Paket se ponovno postavlja i izmjenjivač se testira.

Ovaj popravak obično vraća 90-100% izgubljene izvedbe ako pregrade nisu oštećene.

2. Popravak ili zamjena pregrade
Samo brtvene trake ne mogu popraviti pregrade koje su savijene, slomljene ili korodirane. Oštećene pregrade treba popraviti ili zamijeniti. Za PTFE izmjenjivače topline, pregrade su općenito izrađene od metala (nehrđajućeg čelika ili ugljičnog čelika) koji može biti:

Ispravljeno -- Male zavoje mogu se gurnuti ravno u hidrauličnoj preši.

Zavarene - Pukotine su zavarene i izbrušene. Vodi se računa da se pregrada ne iskrivi.

Zamijenjeno – Teško oštećene pregrade su izrezane iz snopa i nove pregrade su navučene na PTFE cijevi. Ovo je rad-intenzivna operacija, koja se često izvodi tijekom potpunog ponovnog postavljanja cijevi.

Nakon popravka pregrade postavljaju se nove brtvene trake.

3. Podešavanje -bočnog protoka školjke (privremeno ublažavanje)
Za situacije u kojima trenutno rastavljanje nije moguće, radne prilagodbe mogu djelomično kompenzirati curenje iz premosnice. Povećanje brzine protoka na-strani školjke povećava brzinu kroz snop cijevi i zaobilaznice. Budući da se pad tlaka povećava s kvadratom brzine, veća brzina protoka može poboljšati udio tekućine koja stvarno prolazi kroz cijevi. Međutim, to ne popravlja temeljni uzrok i povećava energiju pumpanja. Smatra se samo privremenom mjerom.

4. Redizajnirajte za ozbiljne probleme s čišćenjem
U izmjenjivačima s inherentno prevelikim razmakom školjke (loš originalni dizajn), može se pokušati naknadno opremiti debljim brtvenim trakama ili ugraditi lažne cijevi u prstenasti prostor. Lažne cijevi kratke su duljine PTFE cijevi koje se postavljaju u krajnje vanjske otvore cijevi, ali su zabrtvljene na krajevima ploče cijevi tako da kroz njih ne teče tekućina. Zauzimaju prostor i blokiraju obilaznicu. Ovaj pristup zahtijeva bušenje dodatnih rupa u pregradama i cijevnim pločama i obično ga radi specijalizirana radionica za popravak.

Opis dijagrama-presjeka (tekstualni prikaz)
Sljedeći opis ilustrira zaobilaznice u tipičnom PTFE omotaču-i-izmjenjivaču topline gledano u poprečnom-presjeku:

Vanjski krug predstavlja unutarnju stijenku školjke.

Unutra, kružni niz malih krugova predstavlja PTFE cijevi.

Razmak između najudaljenijih krugova cijevi i unutarnje stijenke ljuske je razmak od snopa-do-ljuske (prstenasti obilazni put). U dobro-projektiranom izmjenjivaču, brtvene trake (prikazane kao mali pravokutnici pričvršćeni na pregradu) strše u ovaj otvor, gotovo dodirujući stijenku školjke.

Pregrada je prikazana kao vodoravna linija koja prelazi unutrašnjost školjke, s izrezima (prozor pregrade) na vrhu i dnu. Tekućina koja teče oko rubova pregrade-kroz pregradu-do-razmaka školjke-prikazana je kao strelice koje prolaze između vrha pregrade i stijenke školjke.

Male strelice između pojedinačnih cijevi i pregrade predstavljaju curenje između cijevi-na-pregradu.

Brtvene trake blokiraju prstenastu premosnicu. Ako nedostaju, velike strelice označavaju nesmetan protok kroz prstenasti raspor.

Sprječavanje curenja premosnice
Propuštanje premosnice najbolje je spriječiti tijekom projektiranja i početne montaže:

Navedite TEMA konstrukciju klase R ili B – Ovi standardi definiraju maksimalne razmake i zahtijevaju brtvene trake za promjere školjke iznad određene veličine.

Koristite dvostruke brtvene trake – Dva reda brtvenih traka po pregradi osiguravaju redundanciju.

Pregledajte brtvene trake tijekom ponovnog postavljanja cijevi – Sve trake koje nedostaju ili su oštećene zamijenite prije ponovne montaže.

Izbjegavajte vodeni čekić – kao što je navedeno u povezanim vodičima, parni čekić oštećuje pregrade i olabavljuje pričvršćivanje brtvene trake.

Periodični unutarnji pregled (svakih 3-5 godina) trebao bi uključivati ​​provjeru nepropusnosti brtvenih traka i stanja pregrada. Ako se ranije posumnja na curenje iz premosnice, ispitivanje pada tlaka pri poznatoj brzini protoka može se usporediti s osnovnim podacima.

Zaključak
Propuštanje premosnice problem je dizajna i održavanja koji tiho degradira performanse PTFE izmjenjivača topline. Primarni putovi su razmak od snopa-do-ljuske (prstenasta premosnica) i razmak-od-ljuske. Nedostaju ili su istrošene brtvene trake i oštećene pregrade najčešći su uzroci. Unutarnji pregled često otkriva te probleme. Korektivne radnje uključuju zamjenu brtvenih traka, popravak ili zamjenu oštećenih pregrada i, kao privremenu mjeru, povećanje protoka-strane ljuske. Za ozbiljne probleme s razmakom mogu biti potrebne lažne cijevi ili redizajn. Problem s propuštanjem PTFE izmjenjivača topline može smanjiti prijenos topline za 10–30%, ali većinu slučajeva moguće je u potpunosti ispraviti tijekom planiranog prekida rada. Pravilna izrada s odgovarajućim brtvenim trakama i periodičnim unutarnjim pregledom čuvaju toplinsku učinkovitost i produžuju vijek trajanja.