Могу ли ПТФЕ измењивачи топлоте да поднесу температуре смрзавања без пуцања?

Хемијско постројење чува хлороводоничну киселину напољу преко зиме. Резервоар треба да се охлади, али температуре могу пасти испод нуле. Да ли ће ПТФЕ измењивач топлоте постати ломљив и пуцати? Шта је са кондензацијом на хладним површинама? Како безбедно направити и покренути ПТФЕ измењивач топлоте у условима испод-нуле?

Ово су питања која се јављају када корозивне течности треба да се хладе или држе у хладним климама. Инжењерски проблеми у раду на ниским температурама се разликују од оних у високотемпературном сервису. Материјали могу постати ломљиви, течности се могу смрзнути, а влага у ваздуху може кондензовати или произвести лед на изложеној опреми. Многе од ових ситуација су на срећу погодне за ПТФЕ измењиваче топлоте, под условом да дизајн узима у обзир њихове посебне карактеристике материјала.

Веома важна карактеристика ПТФЕ-а за рад на ниским температурама је његова ретка способност да остане флексибилан на веома ниским температурама. За разлику од многих пластичних маса, ПТФЕ остаје дуктилан у изузетно широком температурном опсегу и не постаје ломљив када се охлади. Заиста, материјал је механички стабилан до температура од око -200 степени. Ова карактеристика чини ПТФЕ цев способном да се носи са ситуацијама које би разбиле неке метале или пластику.

Међутим, то не значи да је рад на хладном{0}}без ризика. Стакло може постати крхко, али ПТФЕ се може скупити, понекад више него што дизајнери очекују. Материјал има релативно висок коефицијент топлотног ширења у поређењу са металима. Цев се може значајно компримовати када се ПТФЕ измењивач топлоте хлади од амбијенталних до скоро{4}}услова смрзавања. Ако је измењивач чврсто причвршћен за металне цеви или структурне носаче који се мање скупљају, може доћи до механичких напетости.

Такви напони су критични на спојницама цеви, разводницима и на потпорним структурама где се ПТФЕ сусреће са металним компонентама. Добар дизајн измењивача омогућава мала померања флуорополимерних елемената са променама температуре. Флексибилне везе, толеранције за проширење и адекватан размак носача помажу да се избегну прекомерна механичка оптерећења током циклуса хлађења.

Још једна потешкоћа је кондензација, која се понекад занемарује. Када су површине измењивача испод тачке росе околног ваздуха, влага се кондензује на спољашњим површинама. Када температура падне испод нуле, ова кондензација може постати мраз или лед. Хладноћа сама по себи није једини непријатељ. Кондензација је обично већи проблем јер утиче на ПТФЕ цеви као и на околне структурне материјале.

Влага не штети ПТФЕ-у, али спољни делови као што су металне шкољке, ослонци или цеви могу кородирати ако су више пута изложени кондензацији. Поред тога, нагомилавање леда може изазвати проблеме у раду блокирањем вентила, изолационих шавова или отвора за инструменте. У случајевима када инсталације треба да раде на ниским температурама, изолациони системи са одговарајућим парним баријерама се обично додају измењивачу и пратећим цевоводима. Ове технологије помажу у смањењу кондензације и побољшању топлотне ефикасности.

Још један значајан аспект функционисања на ниским температурама је очување медијума за пренос топлоте од смрзавања. Вода је уобичајена течност која циркулише у многим расхладним системима. Ако температура процеса падне испод 0 степени, вода у цевима измењивача или доводним цевима може да се смрзне и ограничи проток или да изазове механичка оштећења. Инжењери углавном избегавају ову опасност коришћењем гликол-комбинација воде или других раствора антифриза који остају течни на нижим температурама.

Такође је корисно да течност стално циркулише. Покретне течности су мање склоне смрзавању од стационарних течности, посебно ако је систем конструисан за довољну брзину. У инсталацијама на отвореном, пумпе стално раде и цевовод је изолован како би се додатно ограничиле шансе од-проблема замрзавања.

Рад на ниским температурама захтева пажљиво разматрање карактеристика течности. Многе течности постају вискозније како се хладе и ова промена може имати велики утицај на пад притиска у измењивачу. На пример, охлађеним киселинама или хладним течностима може бити потребно више снаге пумпања да би се одржао исти проток као у топлијим околностима. Инжењери генерално узимају у обзир ове ефекте вискозности при избору и димензионисању измењивача, тако да додатни отпор може да се прилагоди пумпама и системима цевовода.

Хладна подешавања такође утичу на поузданост кроз оперативне праксе. Брзо хлађење може изазвати топлотни шок у многим материјалима, посебно када се делови направљени од различитих материјала шире или скупљају различитим брзинама. Постепене флуктуације температуре омогућавају опреми да реагује без стреса. Из тог разлога, процедуре за контролисано{3}}укључивање и искључивање{4}} се генерално заговарају за системе ниских температура.

У пракси, оператери могу прогресивно снижавати температуре, док прате притисак и услове протока. Изненадно хлађење, као у случају искључења у нужди, може изазвати настанак концентрације напрезања на спојевима или носачима. Добар дизајн система ће помоћи да се ограниче ови ризици, али је и даље потребна оперативна дисциплина.

Управо из тог разлога, ПТФЕ измењивачи топлоте се користе у неколико индустријских апликација, јер су у стању да раде у корозивним условима ниских температура. Охлађене киселе купке које се користе у поступцима полирања метала захтевају контролу температуре много испод нивоа околине. Петље за хлађење се такође понекад користе у системима за складиштење растварача како би се очувала стабилност и смањио притисак паре. У хемијској индустрији, измењивачи отпорни на корозију- се такође користе за контролу услова при ниским{4}}операцијама кристализације.

Други пример су отворени резервоари за складиштење хемикалија, који су уобичајени. Понекад је резервоаре са агресивним хемикалијама потребно држати на хладном чак и када су вањске зимске температуре испод нуле. ПТФЕ размењивачи топлоте у таквим случајевима дају отпорност на корозију са флексибилном структуром у хладном окружењу.

ПТФЕ нуди додатну сигурност при екстремној хладноћи у односу на неке металне опције. Неки метали, посебно угљенични челици, могу постати крти и пропасти на довољно ниским температурама. Овај облик катастрофалне кртости се не јавља у ПТФЕ-у и стога је идеалан за криогене или близу-криогене примене где је такође пожељна отпорност на корозију.

Кључ за успешно функционисање на ниским температурама је разумевање да се проблеми шире изван самог ПТФЕ материјала. На поузданост система утичу термичка контракција, контрола кондензације и заштита од смрзавања циркулишућих течности. изолација и флексибилни прикључци цевовода и избор комуналних услуга доприносе обезбеђивању планираног функционисања измењивача.

ПТФЕ измењивачи топлоте су стога погодни за многе корозивне примене на ниским температурама. Њихов капацитет да остану флексибилни на веома ниским температурама даје добру основу за поуздано функционисање. Ови измењивачи могу да раде безбедно и ефикасно у тешким зимским условима када инжењери узму у обзир ефекте контракције и ублаже опасности од кондензације и смрзавања.