מיכל הנשימה
מיכלי אחסון אטמוספריים גדולים אינם מבנים קשיחים. כאשר הוא מלא בנוזל, הלחץ ההידרוסטטי דוחף את קירות המיכל החוצה. מיכל בקוטר 20- מטר מלא במים לגובה של 10 מטר מתרחב רדיאלית ב-8-15 מ"מ במסלול המעטפת התחתון. כאשר מתרוקנים, הקירות מתכווצים. תנועה זו מתרחשת עם כל מחזור מילוי ריק.
מחליף חום המותקן בקשיחות בין רצפת המיכל לקיר המיכל חווה את התנועה הזו כעקירה מאולצת. הרצפה והקיר נעים זה ביחס לזה. כל קשר נוקשה ביניהם הוא לחוץ מחזורית. הלחץ צובר נזקי עייפות בחיבורים, ובסופו של דבר גורם לדליפות במפרקי הצינור-ל-הראש או לכשל מבני של מסגרת התמיכה.
ניתן לעצב מחליפי חום PTFE עם מערכות הרכבה גמישות המתאימות לנשימת טנק זו מבלי להעביר תזוזה לצרור הצינורות או לחיבורים. הגמישות של חומר ה-PTFE עצמו, בשילוב מערכת תמיכה מעוצבת כהלכה, סופגת את התנועה.
עיצוב הרכבה הגמיש
מסגרת התמיכה של מחליף חום PTFE מעוגנת בנקודה אחת בלבד-עוגן קבוע בודד ליד מרכז המיכל. מעוגן זה, המסגרת חופשית להתרחב ולהתכווץ לכל הכיוונים. המסגרת אינה מחוברת לקיר המיכל. חיבורי צנרת הקיטור והעיבוי בדופן המיכל נעשים באמצעות קטעי צינורות PTFE גמישים הבולטים את התנועה היחסית בין חדירת המיכל הקבועה למחליף.
כאשר קיר המיכל מתרחב במהלך המילוי, מחליף החום, המעוגן במרכז, אינו זז עם הקיר. הפער בין מסגרת המחליף לקיר גדל מעט. חיבורי הצינור הגמישים בחדירת הקיר מתגמשים כדי להתאים לתנועה זו מבלי להלחיץ את אביזרי החיבור.
לצינורות ה-PTFE עצמם יש גמישות גבוהה ומודול אלסטי נמוך. כל תנועה שארית שמגיעה לצרור הצינורות נספגת בכיפוף אלסטי של הצינורות, שיכולה להכיל סטיות של מספר מילימטרים מבלי לחרוג ממגבלת העייפות שלהם.
| פרמטר תנועת טנק | מחליף מתכתי קשיח | מחליף חום PTFE גמיש |
|---|---|---|
| שיטת הרכבה | מוברג לרצפה ולקיר | עוגן מרכזי יחיד; חינם במקום אחר |
| מתח צינור מתנועת קיר של 10 מ"מ | גבוה (מבנה קשיח מעביר תזוזה) | זניח (הרכבה גמישה סופגת תנועה) |
| סיכון עייפות חיבור | גבוה (תזוזה מחזורית בחדירת מיכל) | נמוך (חלקי צינור גמישים סופגים תנועה) |
| חיי שירות מתחת ל-500 מחזורי מילוי-ריקים | 3-7 שנים (מוגבל עייפות) | 15+ שנים |
תרומת גמישות החומר PTFE
ל-PTFE יש מודול אלסטי של כ-0.5 GPa-נמוך בערך פי 400 מפלדה. גמישות אינהרנטית זו מאפשרת לשפופרות ולמסגרות PTFE להתכופף ולספוג תזוזה במקום לשדר אותה כלחץ. צינור PTFE יכול להסיט כמה מילימטרים בעומס ולחזור לצורתו המקורית ללא נזק.
ההתפשטות התרמית של PTFE-בערך 120 × 10⁻⁶/מעלה -היא גבוהה בהשוואה למתכות. עיצוב המחליף חייב להתאים להרחבה זו. אותה הרכבה גמישה המתאימה לתנועת קיר המיכל מתאימה גם להתפשטות התרמית של המחליף עצמו. שתי התנועות הן תוספות אך מטופלות על ידי אותם אלמנטים גמישים.
גמישות חיבור הצנרת
אספקת הקיטור וצנרת החזרת הקונדנסט חודרת את דופן המיכל בזרבובית קבועה. ראשי מחליף החום, בתוך המיכל, נעים ביחס לפיה זו כאשר המיכל נושם וכאשר המחליף מתרחב תרמית. חיבור צינור קשיח בין הזרבובית לראש יהיה לחוץ על ידי תנועה זו.
צינורות קלועים מפלדת אל חלד גמישים מצופים PTFE, או קטעי מפוח PTFE, מחברים את פיית המיכל לכותרות המחליף. הקטעים הגמישים ארוכים מספיק כדי להכיל את כל טווח התנועה היחסית מבלי לחרוג מרדיוס הכיפוף המינימלי של הצינור. החיבורים נגישים מחוץ למיכל לצורך בדיקה והחלפה.
תַקצִיר
מחליפי חום PTFE מטפלים בתנועת קיר המיכל במהלך המילוי באמצעות עיצוב הרכבה גמיש עם עוגן מרכזי יחיד וחיבורי צינור גמישים בחדירת הקיר. הגמישות המובנית של PTFE סופגת תזוזה שארית ללא נזקי עייפות. התכנון מבטל את הלחץ המחזורי הגורם לכשל בחיבור במחליפים המורכבים בקשיחות. חיי השירות מתארכים מ-3-7 שנים ל-15+ שנים במכלים עם מחזורי מילוי תכופים.
תמיכה הנדסית בתכנון מחליף חום PTFE במיכלים אטמוספריים גדולים זמינה עם הגשת ממדי מיכל, תדירות מחזור ריק מילוי, מדידות או חישובים של תנועת קיר ותצורת הרכבה נוכחית של מחליף.
