הנחת איכות הקיטור
רוב מפרטי מחליף החום של PTFE כוללים לחץ וטמפרטורה של קיטור. מעטים כוללים פרמטרים של איכות קיטור-שבר יובש, חום-על, תכולת גז בלתי-ניתן לעיבוי וטוהר כימי. ההנחה היא שקיטור צמחי סטנדרטי מספיק. הנחה זו לרוב אינה נכונה.
קיטור צמחי נושא כימיקלים לדוד, מוצקים מומסים מההעברה וכמויות משתנות של מים סחפים. עבור מחליפי חום מתכתיים, מזהמים אלו משפיעים בעיקר על צד הקיטור באמצעות תהליכי אבנית וקורוזיה-איטיים המנוהלים באמצעות טיפול במי הדוד. עבור מחליפי חום PTFE, ההשפעות שונות מכיוון שהחומר אינו משחית או מתקלף.
עם זאת, ליקויים מסוימים באיכות הקיטור עלולים לפגוע במחלפי PTFE באמצעות מנגנונים שאינם קשורים לקורוזיה. קיטור מחומם-על יכול לחרוג מטמפרטורת השירות הרציפה של חומרי תמיכה. מוצקים של דוודים מובלים יכולים לשחוק את משטחי PTFE במהירויות גבוהות. גזים לא-ניתנים לעיבוי עלולים לכסות את משטחי העברת החום. ציון ואימות איכות הקיטור מונע את הבעיות הניתנות להימנעות.
שבר יובש: הפרמטר הקריטי
חלק יובש בקיטור הוא אחוז המסה של האדים בתערובת הקיטור-. אדים רוויים ביובש של 100% אינם מכילים טיפות מים סוחפות. קיטור צמחי מגיע בדרך כלל ליובש של 95-98%, נושאים 2-5% מים סובלים לפי מסה.
עבור מחליפי חום PTFE, חלק יובש נמוך יוצר שתי בעיות. טיפות מים נלקחות בלחץ הדוד נושאות מוצקים מומסים-נתרן, סיליקה, פוספטים-המתמקמים בתוך צינורות ה-PTFE כשהמים מתאדים. משקעים אלו אינם מאכלים ל-PTFE, אך הם מבודדים את דופן הצינור ומפחיתים את העברת החום. במשך חודשים, מוצקים שהצטברו עלולים לחסום חלקית פתחי צינור.
באופן משמעותי יותר, מים נלקחים במהירות גבוהה גורמים לשחיקה של משטח ה-PTFE. טיפות מים הפוגעות בדופן הצינור במהירויות קיטור של 20-30 מ' לשנייה יוצרות חיספוס מקומי של פני השטח. ההשפעה מינורית בטווח הקצר אך מצטברת לאורך שנות שירות.
מומלץ שבר יובש של 98% ומעלה עבור מחליפי חום PTFE בשירות רציף. זה מושג באמצעות הפרדת קיטור נכונה בדוד ומערכת קיטור בגודל מתאים עם ניקוז מתאים.
טבלה 1: מפרטי איכות קיטור עבור שירות מחליף חום PTFE
| פרמטר איכות קיטור | הגבלה מומלצת | תוצאה של חריגה מהגבול | שיטת מדידה |
|---|---|---|---|
| חלק יובש | גדול או שווה ל-98% | שקיעת מוצקים; שחיקה בפתחי הצינור | מצערת קלוריות |
| חימום-על (מעל לרוויה) | פחות או שווה ל-10 מעלות | עולה על דירוג חומרי התמיכה; סיכון לפירוק תרמי עבור רכיבי PVDF | בדיקת טמפרטורה במעלה הזרם של המחליף |
| גזים לא-ניתנים לעיבוי (CO₂, O₂, N₂) | פחות או שווה ל-0.5% בנפח | שמיכת העברת חום; שטח פנים יעיל מופחת | מסיסות גז או ניתוח אורסט |
| סך כל המוצקים המומסים בקונדנסט | פחות או שווה ל-10 עמודים לדקה | עיקול צינור פנימי; ערך U- מופחת | מד מוליכות על דגימת קונדנסט |
| העברה כימית לטיפול בדוד | אמינים פחות או שווה ל-1 ppm; שוללי חמצן פחות או שווה ל-0.5 ppm | סכנת חדירה אם נוזלים בצד-צד וצד-הצינור חייבים להישאר נפרדים | ניתוח יונים ספציפי |
| חלקיקים (אבנית צינור, חלודה) | גודל חלקיקים קטן או שווה ל-100 מיקרומטר | חסימת כניסת צינור; שחיקה בעיקולים | בדיקת מסננת-בקו |
גבולות חום-על
קיטור מחומם-על הוא קיטור המחומם מעל טמפרטורת הרוויה שלו בלחץ נתון. חום-על מתון של 5-10 מעלות נפוץ במפעלים שבהם הקיטור עובר מרחקים ארוכים מהדוד. רמות חום-על גבוהות יותר מתרחשות כאשר דוודים פועלים עם חימום-על.
הדאגה עבור מחליפי חום PTFE אינה צינור ה-PTFE עצמו, שסובל 260 מעלות. החשש הוא מערכת התמיכה. לצלחות תמיכה PVDF יש מגבלת שירות רציפה של 150 מעלות. אם אדים מחוממים-על ב-180-200 מעלות נכנסים למחליף, קטע הכותרת הלא-טבול ולוחות התמיכה הראשונות רואים טמפרטורות מעל הדירוג שלהם.
יש לבטל חום-על מעל 10 מעלות על-ידי מחמם-על-מערכת הזרקת מים המפחיתה את טמפרטורת הקיטור לרוויה-לפני שהקיטור נכנס למחליף PTFE. לחלופין, יש לציין חומרי תמיכה המדורגים לטמפרטורת חימום-על המקסימלית האפשרית.
גזים לא-מתעבים
אוויר ופחמן דו חמצני נכנסים למערכות קיטור במהלך הפעלת הדוד, דרך שוברי ואקום, ומתוך פירוק כימיקלים לטיפול בדוד. הגזים הלא-מתעבים אינם מתעבים עם הקיטור. הם מצטברים במחליף החום, ויוצרים שמיכת גז עומדת בצד הקיטור של דופן הצינור.
שמיכת הגז היא מבודד יעיל. העברת החום דרך שכבת הגז היא בהולכה בלבד, ללא תרומת חום סמויה. ריכוז גז של 1% בלבד בנפח יכול להפחית את מקדם העברת החום האפקטיבי ב-10-15% באזור הפגוע.
בחירת מלכודת קיטור נכונה עם-יכולת מובנית של אוורור אוויר-פתחי אוורור תרמוסטטיים או ציפה-ו-מלכודות תרמוסטטיות-מסלקות ללא הרף גזים בלתי-מתעבים מהמחליף. מערכת הקיטור צריכה לכלול פתחי אוורור בכל הנקודות הגבוהות בהן יכולים להצטבר גזים.
תַקצִיר
ביצועים אמינים של מחליף חום PTFE דורשים פרמטרים של איכות קיטור מעבר ללחץ וטמפרטורה. מקטע יובש מינימלי של 98% מונע שקיעת מוצקים ושחיקה. חימום-על צריך להיות מוגבל ל-10 מעלות מעל הרוויה כדי להגן על חומרי תמיכה. יש לשמור על תכולת גז לא-ניתנת לעיבוי מתחת ל-0.5% באמצעות אוורור אוורור מתאים ומלכודת קיטור.
מפרטים אלה, כאשר הם כלולים בתכנון רכש המחליף ובתכנון מערכת הקיטור, מבטיחים שמחליף החום PTFE מספק את הביצועים התרמיים העיצוביים שלו לאורך חיי השירות שלו ללא עכירות קיטור- בצד או פגיעה בחומרי תמיכה.
המלצות הנדסיות לשיפור איכות הקיטור במתקנים קיימים של מחליפי חום PTFE זמינות עם הגשת מדידות איכות קיטור נוכחיות, נתוני ביצועי מחליף, וכל עכבה פנימית או פגיעה בתמיכה.
