בעיית סילון הקיטור
קיטור הנכנס לראש מחליף חום PTFE עושה זאת כסילון-במהירות גבוהה. צינור אספקת הקיטור, בדרך כלל בקוטר 25-50 מ"מ, נושא קיטור רווי במהירות של 20-40 מ"ש. סילון זה יוצא מתוך פיית הכניסה לתוך הכותרת ופוגע ישירות בדופן הכותרת הנגדי. אזור הפגיעה חווה את מלוא הלחץ הדינמי של סילון הקיטור, בתוספת ההשפעה השחיקה של כל טיפות הקונדנסט הנאגרות בתנועה במהירות הקיטור.
עם הזמן, פגיעה זו עלולה לשחוק את קיר הכותרת של PTFE. קצב השחיקה תלוי במהירות הקיטור ביציאה מהזרבובית, במרחק מהזרבובית לקיר הנגדי, ובנוכחות של טיפות עיבוי. PTFE רך יותר ממתכות וניתן לשחיקה על ידי קיטור-במהירות גבוהה הנושא טיפות מים.
יש להתאים את קוטר פיית הכניסה כדי להגביל את מהירות הקיטור ביציאת הזרבובית לערך המונע שחיקת כותרת לאורך חיי התכנון של הציוד.
קביעת מגבלת המהירות
פוטנציאל השחיקה של סילון קיטור הוא פונקציה של הלחץ הדינמי ואנרגיית הפגיעה של הטיפות. עבור PTFE, מהירות הקיטור המקסימלית המומלצת בכניסת הכותרת היא 25-30 מ' לשנייה עבור קיטור רווי יבש ו-15-20 מ' לשנייה עבור קיטור עם קונדנסט מובל (שבר רטיבות > 2%). מעל המהירויות הללו, השחיקה המצטברת לאורך חיי הציוד עלולה לייצר דילול דופן בלתי מקובל באזור הפגיעה.
מהירות הקיטור ביציאה מהזרבובית היא: v=m / (ρ × A), כאשר m הוא קצב זרימת מסת הקיטור, ρ הוא צפיפות הקיטור בלחץ האספקה, ו-A הוא שטח החתך- של הזרבובית. עבור קצב זרימת קיטור נתון, המהירות עומדת ביחס הפוך לריבוע קוטר הזרבובית. הכפלת קוטר הזרבובית מפחיתה את המהירות בפקטור של ארבע.
| פרמטר עיצוב | עֵרֶך |
|---|---|
| לחץ אספקת קיטור | 4 בארג (5 בר מוחלט) |
| צפיפות קיטור ב-4 בארג | 2.67 ק"ג/מ"ר |
| קצב זרימת מסת הקיטור | 0.08 ק"ג/שניה (מקביל לעבודה של 50 קילוואט) |
| מהירות מקסימלית מותרת (רווי יבש) | 28 m/s |
| שטח זרבובית מינימלי מחושב | 0.08 / (2.67 × 28) = 1.07 × 10⁻³ m² |
| קוטר זרבובית מינימלי מחושב | 37 מ"מ |
| קוטר הזרבובית שצוין (הגודל הסטנדרטי הבא למעלה) | 40 מ"מ (DN40) |
עיצוב הגנת הפגיעה
אפילו עם זרבובית בגודל מתאים, סילון הקיטור פוגע בקיר הכותרת הנגדי. עיצוב הכותרת צריך לכלול רפידת שחיקה-חלק עבה יותר של PTFE-באזור הפגיעה. כרית הבלאי סופגת את אנרגיית הפגיעה וניתן להחליף אותה במהלך תחזוקה מתוזמנת אם מתגלה שחיקה משמעותית.
לחלופין, ניתן להתקין מדף חלוקת אדים-לוח PTFE מחורר- בתוך הכותרת, הממוקמת בין פיית הכניסה לכניסות הצינור. הבפל מיירט את סילון הקיטור, מפרק אותו ומפזר את הזרימה בצורה שווה יותר לצינורות. המבצר גם מגן על קיר הכותרת מפני פגיעה ישירה. הבפלה היא רכיב קורבן, ניתן להחלפה בעלות נמוכה יותר מהכותרת עצמה.
אפקט טיפת הקונדנסט
טיפות קונדנסט נבלעות בקיטור מגדילות באופן דרמטי את פוטנציאל השחיקה. לטיפות המים יש צפיפות של כפול 800 מהקיטור והן נושאות בהתאם יותר אנרגיה קינטית לאותה מהירות. טיפה הנעה במהירות של 30 מטר לשנייה פוגעת במשטח ה-PTFE באנרגיה מספקת כדי לגרום לעיוות פלסטי מקומי ובסופו של דבר להסרת חומר.
עבור מערכות קיטור שבהן חלק היובש נמוך מ-98%, יש להפחית את מגבלת מהירות הכניסה ל-15-20 מ"ש. מפריד קיטור המותקן במעלה הזרם של מחליף החום מסיר עיבוי סגור ומשחזר את מגבלת המהירות הגבוהה יותר. המפריד גם מגן על מלכודת הקיטור ושסתום הבקרה מפני שחיקה.
תַקצִיר
יש להתאים את קוטר פיית כניסת הקיטור למחליף חום PTFE כדי להגביל את מהירות הקיטור בכניסת הראש ל-25-30 מ'/שניה עבור קיטור יבש, או 15-20 מ'/שניה עבור קיטור רטוב. עבור עבודה של 50 קילוואט ב-4 בארג, מומלץ לקוטר זרבובית מינימלי של 40 מ"מ. רפידת שחיקה או מגן הפצה מגנים על דופן הכותרת משחיקת פגיעה. מפריד קיטור במעלה הזרם של המחליף מסיר קונדנסט סגור ומאפשר את מגבלת המהירות הגבוהה יותר.
תמיכה הנדסית עבור עיצוב כניסת קיטור מחליף חום PTFE זמינה עם הגשת לחץ קיטור, חובת חום, איכות קיטור (שבר יובש) וממדי כותרת.
