אתגר החשיפה בחוץ
מפעלים הידרומטלורגיים מתקינים מחליפי חום בחוץ. מיצוי ממס נחושת, שטיפת ניקל לטריט ומעגלי CIP של זהב פועלים תחת מקלטים פתוחים-בצדדים או בחשיפה מלאה לשמש, לגשם ולתנודות טמפרטורה. ראשי מחליף החום-הסעפות המחברים חבילות צינורות לצנרת תהליכית-מתמודדים עם התנאים הקשים ביותר.
אור השמש מספק קרינה אולטרה סגולה המפרקת פולימרים. מחזורי טמפרטורות יומיים מלילות קרובים ל-קפיא ועד 40 מעלות אחר הצהריים יוצרים מתחי התפשטות תרמית. גשם ואבק המונעים מרוח- שוחקים משטחים. פעילויות תחזוקה חושפות את הציוד לפגיעה מקרית מכלי עבודה וציוד נייד.
עיצוב הראש חייב להגן על הצינור-כדי-מפרקי הכותרת תוך כדי שמירה על תנאים אלה במשך עשרות שנים. שלוש גישות עיצוב מתחרות: כל-ראשי PTFE, ראשי PVDF וראשי PTFE משוריינים ממתכת-. כל אחד מטפל בסביבה החיצונית בצורה שונה.
אפשרויות עיצוב ראש
כל-ראשי ה-PTFE משתמשים באותו פלואורפולימר כמו הצינור. תאימות כימית זהה. כל המשטח הרטוב מתנגד לחומצות תהליך. אבל ל-PTFE יש קשיחות מכנית נמוכה. מבני ראש גדולים שאינם נתמכים יכולים לזחול או לעוות תחת עומסים מתמשכים. חיבורי אוגן מוברגים דורשים ניהול מומנט קפדני כדי למנוע דליפה בזמן שהקור PTFE- זורם.
ראשי PVDF מציעים קשיחות וחוזק גבוהים יותר מאשר PTFE. החומר מכונות בקלות לצורות כותרת מורכבות. עמידות כימית טובה אך לא אוניברסלית-PVDF מותקף על ידי קאוסטיקים חזקים, ממסים מסוימים וחומצות מבעבעות מעל 120 מעלות. עבור יישומים הידרו-מטלורגיים הכוללים חומצה גופרתית בטמפרטורות מתונות, PVDF מספק עמידות כימית נאותה עם תכונות מכניות מעולות.
ראשים משוריינים ממתכת- עטפים מעטפת PTFE בתוך מעטפת מבני פלדה או FRP. התוחם מספק עמידות כימית. המעטפת מספקת חוזק מכני. עיצוב היברידי זה משלב את הטוב משני החומרים. העונש הוא עלות גבוהה יותר וייצור מורכב יותר.
טבלה 1: השוואת עיצוב ראש עבור התקנות מחליף חום חיצוניות PTFE
| עיצוב ראש | עמידות UV | סובלנות תרמית לרכיבה על אופניים | עמידות בפני השפעה | תאימות כימית | עלות יחסית |
|---|---|---|---|---|---|
| הכל-PTFE | מעולה (ללא השפלה) | טוב (גמיש, מתח נמוך) | עני (ניזוק בקלות) | אוּנִיבֶרְסָלִי | לְמַתֵן |
| PVDF | טוב (נדרשים מייצבי UV) | בינוני (נוקשה יותר, מתח תרמי גבוה יותר) | טוֹב | מוגבל (הימנע קאוסטיקה חזקה, ממסים) | נמוך-בינוני |
| משוריין מתכת-(פלדה/PTFE) | מעולה (מגן מתכת UV) | מעולה (פלדה מתמודדת עם מתח) | מְעוּלֶה | אוניברסלית (בטנה PTFE) | גָבוֹהַ |
| משוריין-מתכת (FRP/PTFE) | מעולה (FRP מגן UV) | טוב (התרחבות תרמית FRP תואמת טוב יותר PTFE) | טוֹב | אוניברסלית (בטנה PTFE) | גָבוֹהַ |
מנגנון פירוק UV
פולימרים לא מוגנים מתכלים תחת UV שמש באמצעות חימצון צילום-. שרשראות הפולימר נשברות וגורמות להתפרקות, שינוי צבע ובסופו של דבר לסדקים. PTFE הוא עמיד באופן ייחודי. קשר הפחמן -פלואור חזק יותר מאנרגיית פוטון UV בספקטרום השמש הארצי. PTFE אינו דורש מייצב UV ואינו מתכלה לאחר עשרות שנים של חשיפה מלאה לשמש.-
PVDF סופג מעט UV ודורש פחמן שחור או תוספים מייצבים אחרים. PVDF מיוצב כהלכה נמשך שנים בחוץ, אך מתרחשים גירוד פני השטח ואובדן רכוש הדרגתי. PVDF לא מיוצב יכול להתפרק תוך חודשים.
ראשים משוריינים ממתכת- מבטלים חשיפת UV לחלוטין עבור הציפוי הפולימרי הפנימי. מעטפת הפלדה או ה-FRP סופגת את כל ה-UV. האנייה רואה רק נוזל תהליך.
רכיבה תרמית והשפעה מכנית
מתקנים חיצוניים מתנסים ברכיבה תרמית יומיומית. ל-PTFE יש מקדם התפשטות תרמית גבוה-בערך פי 10 מזה של פלדה. כל-ראשי ה-PTFE מתרחבים ומתכווצים באופן משמעותי. הגמישות של PTFE מתאימה לתנועה זו אם חיבורי הצנרת כוללים תכונות הרחבה. כל ראשי ה-PTFE המורכבים בקשיחות- מפתחים מתח בחיבורים.
ל-PVDF מקדם התפשטות נמוך יותר, קרוב יותר לפלדה. המתח התרמי נמוך יותר. חיבורים מוברגים שומרים על מומנט טוב יותר במחזורי טמפרטורה.
ראשים משוריינים ממתכת- משתמשים במעטפת הפלדה כדי לנהל התרחבות תרמית. אניה PTFE צף פנימה, מבודד מעומסים מבניים. חיבורי אוגן עשויים פלדה-ל-פלדה, ומבטלים חששות מזחילת פולימר.
עמידות בפני השפעה חשובה במהלך תחזוקה. מפתח ברגים שנפל יכול לסדוק את כל-ראש ה-PTFE. PVDF מתנגד להשפעה טוב יותר. ראשים משוריינים ממתכת- הם למעשה בלתי ניתנים להריסה בטיפול תעשייתי רגיל.
תַקצִיר
עיצוב ראש מחליף חום PTFE לשירות הידרומטלורגי חיצוני מאזן עמידות בפני קרינת UV, סובלנות תרמית לרכיבה על אופניים ועמידות מכנית. כל-ראשי ה-PTFE מספקים תאימות כימית אוניברסלית ועמידות מצוינת ב-UV אך חוסן מכאני מוגבל. PVDF מציע קשיחות טובה יותר ועמידות בפני פגיעות עם תאימות כימית נאותה עבור רוב התהליכים המבוססים על חומצה גופרתית-. עיצובים משוריינים ממתכת- מספקים עמידות מקסימלית בעלות גבוהה יותר.
עבור התקנות חיצוניות קבועות עם דרישות אמינות גבוהות, מועדפים ראשי PTFE-מתכתיים או כל-ראשי PTFE. PVDF מתאים ליישומים פחות קריטיים עם חשיפה כימית מתונה.
המלצות הנדסיות לבחירת ראש מחליף חום מסוג PTFE זמינות עם הגשת כימיית התהליך, טווח טמפרטורות הסביבה, חשיפה לשמש, הערכת סיכונים מכניים ומפרטי חיבור לצנרת.
