در بسیاری از تأسیسات صنعتی-اعم از کارخانههای شیمیایی، خطوط فرآوری مواد غذایی، عملیات آبکاری الکتریکی، یا سایتهای تصفیه فاضلاب{1}}تخلیه ظریف اما فراگیر انرژی اغلب برای ماهها یا حتی سالها مورد توجه قرار نمیگیرد. المنت حرارتی به کار خود ادامه می دهد، در نهایت دما به آن می رسد و تولید به جلو ادامه می دهد. با این حال، در زیر سطح، یک لایه نازک از-پخته شده، مواد آلی پلیمریزه، رسوبات معدنی، یا محصولات خوردگی به آرامی روی غلاف بخاری جمع شده است. این رسوب، بخاری را مجبور می کند که به میزان قابل توجهی برق بیشتری مصرف کند تا همان مقدار گرمای مفید را به سیال فرآیند برساند. نتیجه زمان چرخه طولانی تر، قبض های آب و برق بیشتر، و فرسودگی سریع در کل سیستم گرمایشی است-همه بدون هیچ هشدار آشکار یا خرابی قابل مشاهده.
علم پشت رسوب{0}}تلفات انرژی القا شده است
رسوب گیری یک مانع عایق بین المنت حرارتی و سیال فرآیند ایجاد می کند. حتی لایه ای به ضخامت 0.5 تا 1 میلی متر می تواند مقاومت حرارتی را به طور چشمگیری افزایش دهد زیرا بیشتر مواد رسوب دهنده-مقیاس کربنات کلسیم، لایه های پروتئینی یا روغن های پلیمریزه{4}} دارای رسانایی حرارتی کمتری نسبت به فلزات یا خود هسته بخاری هستند. گرما باید ابتدا از طریق این لایه رسانایی پایین{6} قبل از انتقال همرفتی به سیال، دمای داخلی عنصر را افزایش دهد و در عین حال سرعت رسیدن انرژی به محیط مورد نظر را کاهش دهد.
عواقب به سرعت ترکیب می شوند. برای جبران کاهش شار گرما، اپراتورها اغلب دمای نقطه تنظیم را افزایش می دهند یا زمان ماندگاری را افزایش می دهند که هر دو باعث افزایش مصرف انرژی می شوند. در موارد شدید، گرمای بیش از حد موضعی رخ می دهد، که رسوب رسوب را در یک چرخه معیوب تسریع می کند. تجربه در پروژههای مقاومسازی نشان میدهد که آلودگی-تلفات انرژی مرتبط در برنامههای ویسکوز-سیال یا سخت-آب میتواند به ۲۰ تا ۴۰ درصد بالاتر از سطح پایه برسد، و آنچه باید یک مرحله گرمایش کارآمد باشد به یکی از بزرگترین مصرفکنندگان انرژی قابل کنترل در فرآیند تبدیل کند.
چرا مواد سطحی مهم است: مزیت بخاریهای PTFE{0} با روکش
انتخاب مواد غلاف مناسب یکی از مؤثرترین-دفاعات طولانی مدت در برابر رسوب را ارائه می دهد. غلافهای فلزی سنتی-فولاد ضد زنگ، Incoloy یا تیتانیوم- رسانایی حرارتی عالی را ارائه میدهند، اما به راحتی اجازه میدهند تا رسوبات، بقایای آلی و محصولات خوردگی در طول زمان بچسبند و ایجاد شوند. هنگامی که رسوب شروع می شود، تمیز کردن دشوارتر و مکرر می شود و بهره وری انرژی به طور پیوسته کاهش می یابد.
لولههای گرمایش الکتریکی با روکش PTFE (تفلون)-این دینامیک را تغییر میدهند. سطح فلوئوروپلیمر انرژی سطحی بسیار پایینی از خود نشان می دهد، که اتصال قوی را برای اکثر مقیاس های معدنی، روغن ها، پروتئین ها و پلیمرها دشوار می کند. رسوباتی که تشکیل می شوند به مراتب مقاومت کمتری دارند و با برش مایع، هم زدن مکانیکی یا تمیز کردن شیمیایی خفیف راحت تر از بین می روند. در کاربردهایی مانند دوغاب های غذایی چسبناک، حمام های آبکاری با محتوای آلی بالا، یا جریان های فاضلاب مستعد جرم گیری کلسیم، لوله های{4}روکش شده تفلون به طور مداوم عملکرد انرژی بلندمدت برتری را نشان می دهند. دادههای میدانی بهروزرسانیها اغلب 15 تا 35 درصد کاهش مصرف انرژی را در دورههای چند ساله در مقایسه با بخاریهای غلاف فلزی معمولی، در کنار فواصل خدمات طولانیتر و مصرف مواد شیمیایی پاککننده کمتر نشان میدهند.
مراحل عملی برای شناسایی و به حداقل رساندن رسوب
اولین قدم در مبارزه با رسوب، تشخیص دقیق است. اپراتورها باید به جای اتکا به تعمیرات مبتنی بر تقویم، شاخص های کلیدی عملکرد را نظارت کنند. نشانههای نشانگر عبارتند از: زمانهای افزایش تدریجی حرارت-برای رسیدن به دمای هدف، بیشتر{4}}از-کشش جریان عادی در همان نقطه تنظیم، افزایش بیش از حد دما قبل از تثبیت، یا دمای ناهموار سیال علیرغم اختلاط کافی. روند این معیارها در طول هفته ها یا ماه ها روندهای آلوده را زود آشکار می کند و اجازه می دهد قبل از اینکه اتلاف انرژی شدید شود مداخله شود.
برنامههای تمیز کردن باید بر اساس عملکرد-به جای زمان- باشد. هنگامی که دادهها کاهش قابلاندازهگیری راندمان انتقال حرارت را نشان میدهند-معمولاً 10-15٪ افزایش در زمان چرخه یا تقاضای برق{6}}با استفاده از عوامل سازگاری که سطح بخاری را حفظ میکنند، تمیز کردن هدفمند را انجام دهید. برای بخاریهای با پوشش تفلون، شستشوهای خفیف قلیایی یا اسیدی اغلب کافی است و از روشهای تهاجمی مکانیکی یا دمای بالا که گاهی برای غلافهای فلزی شدیداً رسوب شده لازم است اجتناب میشود.
مشخصات بخاری نقش اساسی دارد. چگالی وات را با دقت انتخاب کنید تا از دمای بیش از حد سطحی که باعث تسریع رسوب در سیالات چسبناک یا پوسته پوسته می شود جلوگیری کنید. برای تقویت نیروهای برشی که مانع از تشکیل رسوب می شود، هم زدن یا گردش را وارد کنید. مهمتر از همه، اولویت بندی مواد سطحی با خواص آزادسازی ذاتی در طول طراحی اولیه یا فاز مقاوم سازی. تجربه در پروژههای مقاومسازی نشان میدهد که ارتقاء به طرحهای با پوشش تفلون-در طول قطعی تعمیرات برنامهریزیشده، برخی از سریعترین بازدههای انرژی{6}}سرمایهگذاریهای بهرهوری را ارائه میدهد.
خلاصه: کنترل رسوب به عنوان یک استراتژی مستقیم انرژی{0}}استراتژی صرفه جویی
مبارزه با رسوب بخاری یکی از مستقیم ترین و دست یافتنی ترین مسیرها برای صرفه جویی معنادار انرژی در فرآیندهای حرارتی صنعتی است. با کاهش مقاومت حرارتی در رابط سیال، تسهیلات می توانند زمان چرخه را کوتاه کنند، مصرف برق را کاهش دهند و عمر تجهیزات را افزایش دهند-همه در عین حال سازگاری فرآیند را بهبود بخشند. برای عملیاتهایی که با چالشهای آلودگی شدید مواجه هستند-مثل-سیستمهای آب با سختی بالا، محلولهای پلیمری چسبنده یا پروتئینها-جریانهای غذایی مملو از مواد غذایی{6}}یک راهحل گرمایش مهندسی شده که ترکیبی از یک -مواد سطح بهینه، چگالی وات انتخاب شده مناسب، و یک سیستم مکانیکی کارآمد{8} را با هم ترکیب میکند. جزء انتخاب مواد فعال و نگهداری مبتنی بر داده{10}}آنچه زمانی هزینه پنهان بود را به مزیت رقابتی تبدیل میکند.
