چرا یک مبدل حرارتی PTFE با گذشت زمان کارایی خود را از دست می دهد و عملکرد چگونه بازیابی می شود؟

یک مبدل حرارتی PTFE که زمانی به راحتی دمای فرآیند را حفظ می کرد، به تدریج به فشار بخار بالاتر یا چرخه های گرمایش طولانی تر نیاز دارد. این کاهش تدریجی عملکرد حرارتی رایج است و از چند علت قابل پیش بینی ناشی می شود که اکثر آنها را می توان بدون تعویض مبدل اصلاح کرد. درک زیربناPTFE باعث کاهش کارایی مبدل حرارتی می شودترمیم هدفمند و عمر مفید را افزایش می دهد. این راهنما دلایل اولیه کاهش عملکرد را شرح می دهد و روش های عملی ترمیم را ارائه می دهد.

علل رایج کاهش عملکرد

از دست دادن کارایی به این معنی است که مبدل حرارتی برای شرایط ورودی یکسان (سرعت جریان، دما و فشار بخار) گرمای کمتری را منتقل می کند. چهار عامل مسئول اکثر خرابی های میدان هستند.

1. رسوب یا پوسته پوسته شدن روی سطوح لوله PTFE

PTFE (پلی تترا فلوئورواتیلن) ​​انرژی سطحی کمی دارد که در برابر چسبندگی بسیاری از مواد مقاومت می کند. با این حال، هیچ سطحی کاملاً نچسب- نیست. در طی ماه ها یا سال ها، مایعات فرآیندی می توانند رسوب کنند:

فلس های غیر آلی- کربنات کلسیم، سولفات کلسیم یا فلس های سیلیس از جریان های آب سخت یا آب نمک.

فیلم های ارگانیک- باقیمانده های پلیمری، روغن حامل یا لجن بیولوژیکی در آب خنک کننده.

رسوب ذرات- جامدات ریز که روی سطوح لوله افقی یا در خمیدگی لوله می نشینند.

حتی یک لایه نازک (0.1-0.5 میلی متر) رسوب{2}}رسانایی کم، مقاومت حرارتی قابل توجهی را اضافه می کند. به عنوان مثال، یک مقیاس کربنات کلسیم 0.2 میلی متر (رسانایی ~ 2 W/m·K) ضریب انتقال حرارت کلی را 30-50٪ در بسیاری از مبدل های PTFE کاهش می دهد، زیرا PTFE خود از رسانایی حرارتی پایین (~0.25 W/m·K) برخوردار است. لایه رسوب به عنوان یک عایق اضافی عمل می کند.

مشاهده میدانی:دمای خروجی سیال کناری پوسته{0}}در فشار بخار ثابت کاهش می‌یابد، یا فشار بخار مورد نیاز برای حفظ همان دمای خروجی افزایش می‌یابد.

2. گازهای غیرقابل تراکم حبس شده در مبدل های بخار{{1}

برای مبدل‌های{0}}PTFE گرم‌شده با بخار (معمول در حمام‌های ترشی، راکتورهای شیمیایی و تصفیه زباله)، گازهای غیرقابل تراکم (هوا، دی‌اکسید کربن یا نیتروژن) می‌توانند در فضای بخار جمع شوند. این گازها با منبع بخار وارد می شوند یا در هنگام خاموش شدن نشت می کنند.

گازهای غیرقابل تراکم لوله های PTFE را پوشانده و یک سد بخار ایجاد می کند که از تماس بخار با سطح لوله جلوگیری می کند. سپس انتقال حرارت تنها با همرفت گاز اتفاق می‌افتد، که مرتبه‌ای کمتر از تراکم بخار است. حجم کمی از هوای محبوس شده می تواند بازده را 50 تا 80 درصد کاهش دهد.

مشاهده میدانی:فشار سینه بخار زیاد است، اما دمای تخلیه میعانات پایین است (بخار به طور موثر متراکم نمی شود). مبدل صدای خش خش یا کندوپاش تولید می کند.

3. عبور جریان به دلیل آسیب دیده بافل ها یا از دست رفتن نوارهای آب بندی

در مبدل‌های PTFE پوسته-و-لوله، بافل‌ها سیال جانبی پوسته- را در سراسر بسته لوله هدایت می‌کنند. اگر بافل ها شل شوند، خورده شوند یا از نظر فیزیکی آسیب ببینند، سیال مسیری را با کمترین مقاومت در پیش می گیرد - دسته لوله را از شکاف بین بافل و دیواره پوسته دور می زند.

نوارهای آب بندی از دست رفته (نوارهای مسطح که فاصله بین بسته لوله و پوسته را می بندند) نیز امکان بای پس را می دهد. تا 30٪ از جریان جانبی پوسته می‌تواند لوله‌ها را در مبدل‌هایی که نگهداری ضعیفی دارند دور بزند و مستقیماً انتقال حرارت را به طور متناسب کاهش دهد.

مشاهده میدانی:افت فشار در طرف پوسته کمتر از مقادیر تاریخی برای همان سرعت جریان است (نشان دهنده مقاومت کمتر). تغییر دمای سیال جانبی{1} کمتر از حد انتظار است.

4. کاهش نرخ جریان (سمت پوسته یا سمت لوله)

یک صافی نیمه گرفتگی، یک پروانه پمپ فرسوده یا یک شیر دستی بسته می تواند سرعت جریان را در دو طرف مبدل کاهش دهد. ضرایب انتقال حرارت به شدت به سرعت سیال وابسته است. هنگامی که سرعت کاهش می یابد، ضخامت لایه مرزی افزایش می یابد و ضریب انتقال حرارت کلی کاهش می یابد.

تجربه میدانی نشان می‌دهد که کاهش 50 درصدی در جریان جانبی لوله می‌تواند ضریب انتقال حرارت را 30 تا 40 درصد کاهش دهد. این مشکل اغلب با رسوب گیری اشتباه گرفته می شود، اما کاملاً هیدرولیک است.

مشاهده میدانی:فلومترها نرخ جریان کمتر-از-عادی را نشان می‌دهند. فشار تخلیه پمپ ممکن است کم (پروانه فرسوده) یا زیاد (گرفتگی صافی یا شیر تا حدی بسته) باشد.

رویکرد تشخیصی

قبل از انجام هر گونه ترمیم، باید علت را شناسایی کرد. جدول زیر علائم را به علل احتمالی و بررسی های توصیه شده پیوند می دهد.

مشاهده می شود که علل متعددی می توانند با هم وجود داشته باشند. به عنوان مثال، اگر دریچه هوا کار نمی کند، ممکن است یک مبدل آلوده نیز هوای محبوس داشته باشد.

روش های ترمیم

تمیز کردن شیمیایی برای رسوب گیری و جرم گیری

از آنجایی که لوله های PTFE از نظر شیمیایی خنثی هستند، تمیز کردن اسید تهاجمی را می توان با خیال راحت بدون آسیب رساندن به لوله ها استفاده کرد. با این حال، پوسته فلزی، صفحات لوله و واشرها ممکن است آسیب پذیر باشند. سازگاری باید تایید شود.

محلول های تمیز کننده رایج:

مراحل تمیز کردن در مکان:

مبدل جدا شده و تخلیه می شود.

محلول تمیز کننده در سمت آلوده (پوسته یا لوله) با سرعت کم پخش می شود.

محلول (در صورت نیاز) با استفاده از یک منبع حرارتی خارجی گرم می شود.

پس از گردش، مبدل کاملاً با آب شسته می شود تا PH خنثی شود.

یک تست عملکرد با آب تمیز یا مایع فرآیند برای تایید کارایی بازیابی شده انجام می شود.

در بسیاری از موارد، یک تمیز کردن شیمیایی تنها 90 تا 100 درصد ظرفیت انتقال حرارت اولیه را بازیابی می کند.

تهویه گازهای غیرقابل تراکم از مبدل های بخار{{0}

مواد غیر قابل تراکم به دام افتاده ساده ترین مشکل برای اصلاح هستند. دریچه های بخار باید در بالاترین نقطه سینه بخار (پوسته{1}}بخار) قرار گیرند. یک شیر هواگیری دستی یا اتوماتیک در آن مکان نصب می شود.

روش تهویه:

با اعمال فشار بخار، دریچه هواکش کمی باز می شود.

بخار به مدت 30 تا 60 ثانیه به جریان می افتد. اگر هوا وجود داشته باشد، مخلوطی از هوا و بخار تخلیه می شود (خشش قابل شنیدن). هنگامی که فقط بخار خالص خارج می شود (جریان خشک و آرام)، دریچه بسته می شود.

برای دریچه‌های خودکار (ترموستاتیک یا شناور{0}})، شیر برای عملکرد مناسب بررسی می‌شود. دریچه بسته گیر کرده یک خرابی رایج است.

برای بهترین نتایج، یک دریچه خودکار مداوم که مقدار کمی بخار را خارج می کند (به عنوان مثال 0.5٪ از کل جریان بخار) توصیه می شود. این از تجمع در طول زمان جلوگیری می کند.

بازیابی یکپارچگی جریان: تعمیر بافل و نوار آب بندی

بای پس جریان نیاز به بازرسی مکانیکی در طول یک قطع برنامه ریزی شده دارد. پوشش پوسته برداشته می شود، و بسته نرم افزاری لوله خارج می شود (برای طرح های بسته نرم افزاری قابل جابجایی) یا در جای خود بازرسی می شود.

اقدامات برای بازگرداندن جریان مناسب:

بافل های آسیب دیده- بافل های خم شده یا خورده تعویض شده اند. بافل‌های شل دوباره-جوش داده می‌شوند یا دوباره-به میله‌های اتصال متصل می‌شوند.

نوارهای آب بندی وجود ندارد- نوارهای آب بندی جدید (معمولاً نوارهای PTFE یا فلزی) در شکاف های حاشیه بیرونی بافل ها نصب می شوند. این نوارها شکاف حلقوی بین بسته نرم افزاری و پوسته را می بندند.

خطوط کنارگذر- برای مبدل‌های دارای بافل طولی، شکاف در مسیر بای پس با لوله‌های ساختگی یا میله‌های پرکننده مهر و موم می‌شود.

پس از تعمیرات، افت فشار جانبی{0}در یک نرخ جریان شناخته شده باید به مقادیر تاریخی بازگردد، که نشان می‌دهد بای پس حذف شده است.

پرداختن به نرخ های جریان کاهش یافته

مسائل مربوط به نرخ جریان با بررسی مدار هیدرولیک اصلاح می شوند:

گرفتگی صافی– صافی مکش روی پمپ تمیز یا تعویض شده است.

پروانه پمپ فرسوده– عملکرد پمپ اندازه گیری می شود (جریان در مقابل هد). یک پروانه فرسوده تعویض شده است.

دریچه نیمه بسته- تمام شیرهای دستی در مدار کاملاً باز هستند. سوپاپ‌های کنترل خودکار برای تأیید حرکت کامل حرکت می‌کنند.

انسداد طرف لوله-- لوله های PTFE منفرد ممکن است توسط زباله های جامد مسدود شوند. در چنین مواردی، میله های مکانیکی یا هیدروبلاست (با دقت، برای جلوگیری از پارگی لوله) انجام می شود.

بازگرداندن نرخ جریان طراحی معمولاً ضریب انتقال حرارت را به مقدار اولیه خود برمی‌گرداند، با فرض اینکه رسوبی وجود نداشته باشد.

برنامه نگهداری پیشگیرانه

یک برنامه تعمیر و نگهداری پیشگیرانه از کاهش راندمان جلوگیری می کند و عمر مبدل را افزایش می دهد. اقدامات توصیه شده عبارتند از:

ماهانه- فشار بخار، دمای خروجی فرآیند و نرخ جریان را ثبت کنید. مقایسه با پایه

فصلنامه– سینه بخار را تخلیه کنید (اگر بخار-گرم شود). سبدهای صافی را بازرسی کنید.

سالانه- در صورت مشکوک شدن به رسوب، تمیزکاری شیمیایی انجام دهید. افت فشار پوسته{1}}را با سرعت جریان ثابت اندازه گیری کنید تا بای پس را تشخیص دهید.

هر 3-5 سال- بازرسی داخلی بافل ها، نوارهای آب بندی و وضعیت لوله.

نتیجه گیری

بیشتر تلفات راندمان در مبدل های حرارتی PTFE از طریق تعمیر و نگهداری مناسب قابل برگشت است. رسوب گیری و جرم گیری به تمیز کردن شیمیایی با استفاده از اسیدها یا حلال هایی که برای PTFE ایمن هستند اما با اجزای فلزی سازگار هستند، پاسخ می دهند. گازهای غیر قابل تراکم به دام افتاده با تهویه مناسب سینه بخار اصلاح می شوند. بای پس جریان از بافل های آسیب دیده یا نوارهای آب بندی از دست رفته نیاز به تعمیر مکانیکی دارد. نرخ جریان کاهش یافته به دلیل گرفتگی صافی یا سایش پمپ با بازیابی عملکرد هیدرولیک ثابت می شود. مداخله زودهنگام از آسیب های جدی تری مانند پارگی لوله یا خوردگی پوسته جلوگیری می کند. یک برنامه تعمیر و نگهداری پیشگیرانه که شامل تهویه منظم، نظارت بر افت فشار، و تمیز کردن دوره ای است، تضمین می کند که مبدل حرارتی PTFE کارایی اصلی خود را برای سالیان طولانی حفظ می کند. درک مشترکPTFE باعث کاهش کارایی مبدل حرارتی می شوداولین گام به سمت بازسازی موثر و عملیات قابل اعتماد فرآیند است.