איגוד יצרני מחליפי הצינורות (TEMA) והמכון לחילופי חום (HEI) מפרסמים סטנדרטים בשימוש נרחב הכוללים המלצות לגורמי זיהום ושולי עיצוב. הבנת מה מספקים תקנים אלה-והגבלות שלהם לגבי PTFE-חיוני לעיצוב סאונד. הנחיות אלו, שפותחו בעיקר עבור מחליפי מתכת, מציעות קו בסיס הדורש התאמה קפדנית כאשר מיושמים על יחידות PTFE.
גישת TEMA לשולי שטח
TEMA מספקת את המסגרת המקיפה ביותר לעיצוב מחליף חום-ו-שפופרות. ההנחיות שטח מחליף חום של TEMA HEIשונים מהותית במתודולוגיה שלהם. TEMA מחייב מפורשות את שולי השטח באמצעות שני מנגנונים: גורמים פוגעניים ו"כלל 10/13".
טבלאות גורמי זיהום
TEMA מפרסמת טבלאות של ערכי שיטות עבודה מומלצות (RGP) של עמידות בפני עיבוי של נוזלים שונים, כולל מים, כימיקלים, שמנים וגזים-20. גורם עכירות הוא ההתנגדות התרמית של יחידת השטח הנגרמת משכבה מושקעת, המתבטאת בדרך כלל ב-m²·K/W [2†L17-L20]. ערכים אלו מוסיפים התנגדות תרמית המאלצת שטח פנים נוסף במהלך חישובי גודל, ובעצם בונים שוליים כנגד ירידה עתידית בביצועים.
עבור מעצב, ערכי TEMA אלה משמשים כנקודת התחלה. עם זאת, המבקרים מציינים שגורמי עיכוב רבים של TEMA הוקמו בשנות ה-40 עם מעט נתונים תומכים והשתנו מעט מאוד מאז 20-25. בפועל, גורמי TEMA נחשבים לעתים קרובות גבוהים מדי עבור שירותים נקיים רבים, אך עלולים להיות לא מספיקים עבור תנאי עיבוי חמורים-25.
כלל TEMA 10/13
סעיף TEMA R-4.22 (מהדורת 2019) קובע כי מחליף חום יסופק עם10% מעל-פני השטחמעבר לדרישת -plus-נקיון, ועיצוב היתר- לא יעלה על13%של החובה שצוינה-1. פני השטח של 10% מעל-מבטיחים שטח מוליך נוסף לאחר שהביאו בחשבון זיהומים, בעוד שהמכסה בעיצוב יתר של 13% מונע הגדלה גסה שעלולה ליצור מהירויות נמוכות ולמעשה להאיץ את ההתכלות.
הכלל הוא חובה כאשר TEMA R-class (שירותי נפט/בית זיקוק) מצוין והמחליף בתהליך-ב-תהליך או בתהליך-על-שירות-1. תאימות כרוכה בחישוב השטח המעורער הנדרש (Adirty), הכפלה ב-1.10 כדי לקבל את המינימום של 10% מעל-משטח, ולאחר מכן הבטחה שתכנון היתר המתקבל (חובה תרמית עודפת) לא יעלה על 13%-1.
שיטת HEI עבור מעבים משטח קיטור
ה-HEI מספק גישה שונה באמצעותותקנים עבור מעבים משטח קיטור, כעת במהדורה ה-12 שלו-. HEI משתמש ב- aגורם ניקיוןבמקום התנגדות עיקול מפורשת-. גורם הניקיון הוא מכפיל חסר מימד המוחל על מקדם העברת החום הנקי (Uclean). פקטור של 0.85 פירושו שערך ה-U העיצובי נלקח כ-0.85 × Uclean, ולמעשה דורש כ-18% יותר שטח פנים מאשר יחידה נקייה לחלוטין.
גורם הניקיון ב-HEI אחראי לא רק לבעיית פיקדונות אלא גם לגורמים כמו-הצטברות גז שאינה ניתנת לעיבוי וביצועים מופחתים כתוצאה מקשירת אוויר-17. עבור חומרי צינורות שונים, גורמי הניקיון העיצוביים האופייניים משתנים: צינורות פליז מתוכננים בדרך כלל ב-0.85, בעוד מפלדת אל-חלד וסגסוגות סופר-פריטיות עשויות להיות מתוכננות ב-0.90 עבור אותו שירות מים-17.
בפועל, גורמי הניקיון הנמדדים נוטים להיות נמוכים יותר. עבור מעבה קיטור משטח, דווחו ערכי טרום-ניקוי של 0.540-0.575 וערכים שלאחר-ניקוי של 0.692-0.737-, אם כי ערכי התכנון נותרו גבוהים יותר כדי להבטיח פעולה אמינה.
התאמת הנחיות TEMA ו-HEI עבור מחליפי חום PTFE
לא תקני TEMA או HEI מתייחסים ישירות לכל-מחליפי מעטפת PTFE-ו-שפופרות. על המהנדס להפעיל שיקול דעת. העיקרון המנחה נשאר: החל את המרווח המינימלי הדרוש כדי לעמוד בהבטחת התהליך בתדירות ניקוי סבירה.
קצבאות עכבה מופחתות
ל-PTFE יש תכונות פני שטח שונות מהותית בהשוואה למתכות. אנרגיית פני השטח נמוכה (כ-18.5 דין/ס"מ) והטבע הבלתי-ההדבק של PTFE גורמים לכך שמרבצים רבים אינם נדבקים בקלות רבה. גורמי עכבה סטנדרטיים של TEMA, שנגזרו מניסיון במחליף מתכות, הם שמרניים שלא לצורך כשהם מיושמים על PTFE. סקירה שיטתית של פריטי ה-TEMA עבור שירות נתון, ולאחריה הפחתה מכוונת על סמך התועלת הצפויה של משטח ה-PTFE, היא אפוא שלב עיצובי קריטי.
מחדש-הערכת כלל 10/13
עבור מחליפי PTFE, הדרישה של 10% מעל-משטח נשארת מינימום. עם זאת, כיוון שמשטח ה-PTFE מפחית את הצטברות זיהומים בפועל, ייתכן שהמעצב לא יצטרך להוסיף גורם זיהומים גדולעַל גַבֵּיה-10% מעל-השטח. גישה רזה משתמשת בגורם עכבה מופחת בשילוב עם 10% על פני השטח-החובה כדי להשיג מרווח כולל של אולי 15-25% עבור שירותים רבים, בהשוואה ל-30-40% עבור מחליף מתכות בשימוש זהה.
HEI גורמי ניקיון עבור PTFE
עבור חובות עיבוי, ניתן להתאים את מקדם הניקיון HEI כלפי מעלה עבור צינורות PTFE. מעבה צינור מתכת- עשוי להיות מתוכנן עם מקדם ניקיון של 0.85. מעבה צינורות PTFE- עם אותם מי קירור יכול להשתמש ב-0.90 ומעלה באופן סביר, מכיוון שהפחתת אבנית והידבקות ביולוגית- שומרת על ניקיון פני השטח לתקופות ארוכות יותר.
המלצות מעשיות
| תֶקֶן | מַנגָנוֹן | ערך טיפוסי | התאמה מומלצת עבור PTFE |
|---|---|---|---|
| TEMA | גורם זיהומים (Rf) | ערכי טבלה תלויים-בנוזל | השתמש בקצה התחתון של טווח TEMA או הפחית ב-30-50% |
| TEMA | חוק 10/13 | 10% דקות על פני-משטח, מקסימום 13% על פני-עיצוב | שמור על 10%, השתמש במקדם עכירות מופחת |
| HEI | גורם ניקיון | 0.85 לפליז, 0.90 לנירוסטה | הגדל ב-0.03-0.05 (למשל, 0.88-0.95) |
האחריות לקביעת קצבאות העיכול המתאימות מוטלת בסופו של דבר על המשתמש, ולא על ספק הציוד, מכיוון שלחברה המפעילה יש את הניסיון הישיר ביותר עם התהליך הספציפי-20. כאשר לא קיימים-נתוני זיהומים בבית, החל מערכי TEMA או HEI שפורסמו ולאחר מכן החלת מקדם הפחתת PTFE ספציפי היא גישה מוצדקת.
מַסְקָנָה
תקני תעשייה כגון TEMA ו-HEI מציעים קו בסיס לשולי שטח מחליף חום, אך עיצוב מחליף PTFE אופטימלי מתאים את ההנחיות הללו בהתבסס על תכונותיו הייחודיות של החומר וניסיונו בשטח. TEMA מספקת טבלאות של גורמי עכבה ואת כלל 10/13, בעוד ש-HEI משתמש בגורמי ניקיון עבור מעבים משטח אדים. שתי מערכות הערכים פותחו עבור מחליפי מתכת ונוטים להיות שמרניים מדי כאשר מיושמים על PTFE. מעצב צריך לשקול גורמי זיהום מופחתים, לשמור על המינימום של 10% מעל-משטח, ולהתאים את גורמי הניקיון כלפי מעלה עבור חובות עיבוי. תקנים הם מסגרת, לא תחליף לניתוח הנדסי. מחליף חום PTFE בגודל -נכון מאזן את העלות של שטח נוסף מול הסיכון של ביצועים נמוכים, תוך שימוש בהנחיות שפורסמו כנקודת התחלה ולא במרשם נוקשה.
