סיכון שחיקת הכותרת
קיטור הנכנס לראש מחליף חום PTFE עושה זאת כסילון-במהירות גבוהה. הקיטור, הנושא טיפות קונדנסט סוחפות מצנרת האספקה, פוגע בקירות הכותרות ובאזורי הכניסה לצינור. טיפות המים, הנעות במהירות קיטור (20-40 מ' לשנייה), פוגעות במשטח ה-PTFE באנרגיה קינטית מספקת כדי לגרום לשחיקה מיקרוסקופית לאורך זמן.
השחיקה מתרכזת במקומות ספציפיים: דופן הכותרת מול פיית כניסת הקיטור, הקצוות של חורי כניסת הצינור שבהם הזרימה מסתובבת בחדות, וכל קצוות הבלימה הפנימית או לוחית ההפצה. במשך אלפי שעות עבודה, השחיקה המצטברת עלולה לדלל את דופן הכותרת או לחספס את משטחי כניסת הצינור, ולגרום בסופו של דבר לדליפה או התפלגות זרימה.
קצב זרימת הקיטור המרבי המותר דרך הכותרת הוא קצב הזרימה ששומר על מהירות הקיטור מתחת לסף השחיקה בכל הנקודות בכותרת.
מגבלת מהירות השחיקה עבור PTFE
סף השחיקה עבור PTFE שנחשף לקיטור רטוב הוא פונקציה של מהירות הקיטור, גודל טיפות העיבוי וריכוז קשיות פני ה-PTFE. בהתבסס על ניסיון בשטח ובדיקות מעבדה, מהירות הקיטור המקסימלית המומלצת לשירות רציף בכותרות PTFE היא:
קיטור רווי יבש (שבר יובש > 98%): 30-35 מ' לשנייה
קיטור רטוב (שבר יובש 95-98%): 20-25 מ'/שניה
אדים רטובים מאוד (שבר יובש < 95%): 15-20 מ"ש
מגבלות אלה חלות על המהירות המקומית המקסימלית בכותרת, המתרחשת ביציאת פיית כניסת הקיטור ובכל הגבלות זרימה כגון בבל או אזורי מעבר קטנים.
| איכות קיטור | מהירות מרבית (מ/ש) | שטף מסה מקסימלי (ק"ג/מ"ר · שניות ב-3 בארג) |
|---|---|---|
| Dry saturated (> 98%) | 30-35 | 80-93 |
| רטוב (95-98%) | 20-25 | 53-67 |
| רטוב מאוד (< 95%) | 15-20 | 40-53 |
חישוב קצב הזרימה
קצב זרימת מסת הקיטור המקסימלי המותר הוא: m_max=ρ × v_max × A_min, כאשר ρ היא צפיפות הקיטור בלחץ ההפעלה, v_max היא המהירות המקסימלית המותרת, ו-A_min הוא שטח החתך המינימלי של הזרימה- בכותרת.
אזור הזרימה המינימלי הוא בדרך כלל בחורי הכניסה לצינור. השטח הכולל של כל חורי הכניסה לצינור צריך להיות לפחות: A_tubes=m_design / (ρ × v_max). אם שטח כניסת הצינור הכולל קטן מזה, המהירות דרך כניסות הצינור עולה על גבול השחיקה. עיצוב הכותרת חייב להגדיל את מספר הצינורות (שטח כניסה כולל גדול יותר) או להגדיל את קוטר הצינור (אזור כניסה בודד גדול יותר).
אפקט טיפת הקונדנסט
טיפות הקונדנסט הנגררות מגדילות באופן דרמטי את פוטנציאל השחיקה. לטיפות מים יש צפיפות של כפול 800 מהקיטור. באותה מהירות, הוא נושא פי 800 מהאנרגיה הקינטית. טיפה הפוגעת במשטח ה-PTFE מספקת דופק -כמו פטיש שיכול לגרום לעיוות פלסטי מקומי ובסופו של דבר להסרת חומר.
עבור מערכות שבהן איכות הקיטור אינה ודאית או משתנה, יש להתקין מפריד קיטור במעלה הזרם של מחליף החום. המפריד מסיר קונדנסט סגור, מגן הן על הכותרת והן על כניסות הצינור מפני שחיקת טיפות. המפריד גם משפר את איכות הקיטור להעברת חום, ומגדיל את החום הסמוי האפקטיבי הזמין.
מרווח העיצוב והניטור
מומלץ מרווח עיצובי של 20-30% על המהירות המרבית. הפעלה ב-80% ממגבלת השחיקה מספקת מרווח לשינויי זרימה, ארעיות הפעלה וחספוס הדרגתי של משטח ה-PTFE לאורך זמן.
יש לבדוק את המשטחים הפנימיים של הכותרות במהלך תחזוקה מתוזמנת לאיתור סימני שחיקה-התחספוס פני השטח, אובדן ברק או דילול דופן שניתן למדידה באזור הפגיעה. אם מתגלה שחיקה, יש לחקור את איכות הקיטור, ולהפחית את קצב הזרימה או להתקין מפריד קיטור.
תַקצִיר
קצב זרימת הקיטור המקסימלי המותר דרך כותרת מחליף חום PTFE נקבע על ידי מגבלת מהירות הקיטור של 20-35 מ'/שניה (בהתאם לאיכות הקיטור) המיושמת על אזור הזרימה המינימלי. טיפות עיבוי ממולאות הן הגורם העיקרי לשחיקה ויש להסירן על ידי מפריד אדים. מומלץ 20-30% מרווח עיצוב על מהירות. בדיקה פנימית תקופתית מאשרת שהשחיקה היא בגבולות המקובלים.
תמיכה הנדסית עבור עיצוב ראשי מחליף חום PTFE וניתוח מהירות קיטור זמינה עם הגשת קצב זרימת הקיטור, לחץ, איכות, ממדי ראש וספירת וקוטר הצינורות.
