چگونه یک مبدل حرارتی PTFE را که در فشار بخار کم کار می کند اما نمی تواند در فشار طراحی به نقطه تنظیم برسد، عیب یابی کنیم؟

پارادوکس

یک مبدل حرارتی PTFE با ظرفیت 60 کیلووات در فشار بخار 4 بارگ نمی تواند نقطه تنظیم دمای فرآیند را هنگام کار در 4 بارگ حفظ کند. دریچه بخار کاملا باز می شود. دمای حمام کمتر از هدف است. با این حال وقتی اپراتور فشار بخار را به 2 بارگ کاهش می دهد، مبدل ناگهان عملکرد بهتری دارد-دمای حمام افزایش می یابد و نزدیک به نقطه تنظیم تثبیت می شود. مبدل گرمای بیشتری را با فشار بخار کمتر ارائه می دهد. این غیر شهودی{10}}است.

علت سیل میعانات در فشار بالاتر است. در 4 بارگ، دمای بخار 152 درجه است و سرعت انتقال حرارت در واحد سطح بالاست. نرخ تولید میعانات به نسبت بالاست. سیستم تخلیه میعانات گازی-تله بخار و لوله‌های برگشت{6}}نمی‌تواند اوج بار میعانات را در 4 بارگ تحمل کند. میعانات به داخل لوله ها برگشته و قسمت پایینی را پر می کند. لوله های غرق شده هیچ کمکی به انتقال گرما نمی کنند. سطح موثر کاهش می یابد. مبدل نمی تواند وظیفه رتبه بندی شده خود را ارائه دهد.

در 2 بارگ، دمای بخار 133 درجه است. سرعت انتقال حرارت کمتر است و نرخ تولید میعانات کمتر است. سیستم زهکشی می تواند بار کاهش یافته را تحمل کند. سیل رخ نمی دهد. همه لوله ها به انتقال حرارت کمک می کنند. مساحت سطح موثر بزرگتر از 4 بارگ است (جایی که سیل بخشی از منطقه را حذف کرد). با وجود LMTD کمتر، مجموع گرمای خروجی در فشار کمتر بیشتر است.

محاسبه بار میعانات

نرخ تولید میعانات عبارت است از: m_cond=Q / h_fg، که در آن Q وظیفه گرمایی و h_fg گرمای نهان بخار است. در بار 4، h_fg تقریباً 2100 کیلوژول بر کیلوگرم است. در 2 بارگ، تقریباً 2160 کیلوژول بر کیلوگرم است. گرمای نهان تقریباً ثابت است، بنابراین جریان جرمی میعانات مستقیماً با وظیفه گرمایی متناسب است.

اگر مبدل در 4 بارگ تلاش کند 60 کیلو وات را تحویل دهد، بار میعانات 60/2، 100=0.0286 کیلوگرم در ثانیه=103 کیلوگرم در ساعت است. در بار 2 بار، برای کارکرد کاهش یافته 45 کیلو وات (محدود شده توسط LMTD پایین)، بار 45/2،160=0.0208 کیلوگرم بر ثانیه=75 کیلوگرم در ساعت-کاهش 27 درصدی است.

تله بخار و خط برگشت میعانات باید برای حداکثر بار میعانات اندازه گیری شوند. اگر تله بر اساس شرایط عملیاتی عادی در بارگ 2-3 انتخاب شده باشد، ممکن است برای کیس 4 بارگ که در آن بار میعانات بیشتر است، اندازه آن کمتر باشد. ظرفیت تله در فشار دیفرانسیل عملیاتی (فشار بخار منهای فشار خط برگشت) تعیین می کند که آیا می تواند بار را تحمل کند یا خیر.

تایید تشخیصی

تشخیص سیل با اندازه گیری مشخصات دمای دیواره لوله تایید می شود. اگر بخش‌های پایینی لوله‌ها خنک باشند (نزدیک به دمای فرآیند)، میعانات در آن بخش‌ها غرق می‌شوند. اندازه گیری را می توان با یک دماسنج مادون قرمز یا ترموکوپل تماسی در نقاط قابل دسترس روی بسته لوله انجام داد.

تایید دوم افزایش موقت ظرفیت تخلیه میعانات است. باز کردن مختصر بای پس تله بخار (در صورت نصب بای پس) یا افزایش تهویه خط برگشت میعانات ممکن است به طور موقت سیل را پاک کرده و خروجی حرارت را در بار 4 بازگرداند. اگر این آزمایش عملکرد را بازیابی کند، سیستم زهکشی کمتر از اندازه است.

اقدام اصلاحی

راه حل دائمی افزایش ظرفیت زهکشی میعانات است. گزینه ها عبارتند از: نصب تله بخار بزرگتر، افزودن تله دوم به صورت موازی، افزایش قطر خط برگشت میعانات، کاهش فشار معکوس خط برگشت میعانات (با بهبود تهویه یا نصب پمپ میعانات)، یا شیب{1} مجدد هدر میعانات برای بهبود زهکشی.

اگر افزایش ظرفیت زهکشی امکان پذیر نباشد، فشار بخار را می توان به حداکثر مقداری که سیستم زهکشی می تواند بدون سیل تحمل کند، محدود کرد. یک شیر محدودکننده فشار- یا یک محدوده تنظیم سیستم کنترل از عملکرد در فشارهایی که باعث سیل می‌شوند جلوگیری می‌کند.

خلاصه

یک مبدل حرارتی PTFE که در فشار بخار کم عملکرد بهتری نسبت به فشار طراحی دارد، در فشار بالاتر، سیل میعانات را تجربه می کند. نرخ تولید میعانات از ظرفیت سیستم زهکشی فراتر می رود، بخش های لوله پایینی را غرق می کند و سطح موثر را کاهش می دهد. تشخیص با پروفایل دمای دیواره لوله و آزمایش بای پس تله تایید می شود. راه حل افزایش ظرفیت زهکشی یا محدود کردن حداکثر فشار بخار است.

پشتیبانی مهندسی برای عیب یابی عملکرد مبدل حرارتی PTFE پس از ارائه فشار بخار، بار میعانات، مشخصات تله، پیکربندی خط برگشت میعانات و داده های عملکرد مشاهده شده در دسترس است.