Како се ПТФЕ размењивачи топлоте у бајонет-стилу разликују од конвенционалних дизајна фиксних цевних плоча?

Већина измењивача са шкољкама и цевима има цеви причвршћене на оба краја. Бајонетни измењивач ово окреће на главу: цеви су фиксиране само на једном крају, други крај може слободно да клизи унутар затвореног спољашњег омотача. Овај једноставан дизајн превазилази две дуготрајне-прилике, топлотни стрес и приступ одржавању. Бајонетни распоред је примамљива алтернатива за захтевне завршне обраде и примене у хемијским процесима који укључују ПТФЕ измењиваче топлоте где високи коефицијент термичког ширења (ЦТЕ) материјала чини решења за фиксне цеви проблематична.

Конструкција бајонета (објашњено)
Назив бајонетног ПТФЕ измењивача топлоте потиче од изгледа бајонетног{0}}стила сијалице или спојнице цеви, у којој је један део уметнут у други и причвршћен на једној тачки. Бајонетна цев се састоји од две концентричне цеви, унутрашње и спољашње цеви, запечаћене на другом крају у терминологији измењивача топлоте. Склоп се поставља унутар кућишта (или директно у резервоар) и причвршћен је само на улазном/излазном крају-обично на цевној плочи или прирубници. Други крај шипке се може слободно ширити и термички скупљати.

Са бајонетном конфигурацијом, рута флуида је обично структурирана као:

Сервисна течност (пара, топла вода или расхладна течност) се доводи кроз унутрашњу цев и тече до затвореног краја.

Течност се окреће на затвореном крају и тече назад у прстенастом подручју између унутрашње и спољашње цеви.

Топлота се испоручује процесном флуиду на страни кућишта (или резервоара) кроз спољни зид цеви.

Течност затим одлази кроз прстенасти простор, на истом крају на који је ушла.

Канал протока „у-и-излаз“ означава да су и улазни и излазни конектори на истом крају измењивача. Слободни крај бајонетне цеви је слободан осим на заптивци и може се слободно померати аксијално.

Главне разлике са традиционалним дизајном фиксних цеви
У традиционалном ПТФЕ измењивачу топлоте са фиксним плочама цеви, цеви су фиксиране на оба краја, са цевастим листом на улазном крају, а другим на излазном крају. Сноп цеви је саставни део омотача и млазнице-бочне стране шкољке су заварене за шкољку. Механичко понашање и лакоћа одржавања су прилично различити.

Смештај термичких деформација
Поред тога, експанзија ПТФЕ-а је 10 до 20 пута већа од експанзије челика (120 до 150 × 10-6 / степен у односу на 11 × 10-6 / степен). У дизајну фиксне цеви, ПТФЕ цев дужине 2 м загрејана од 20 степени до 100 степени шири се око 12-15 мм. Оба краја су фиксирана, тако да ово ширење производи силе притиска које могу да закопчају ПТФЕ цев или да оштете спојеве лимова цеви. Да би се ово избегло, фиксни ПТФЕ измењивач ће морати да:

Плутајућа глава (омогућава померање једне цеви) или

Дилатацијски спој у љусци; алтернативно,

Веома кратке дужине цеви (ограничавајући капацитет измењивача)

Свака од ових опција додаје трошкове, сложеност и могућа места цурења.

С друге стране, бајонетни ПТФЕ измењивач топлоте је суштински толерантан на термичко ширење. Слободни крај бајонетне цеви клизи аксијално у омотачу или спољашњем омотачу док се ПТФЕ шири и скупља. Потреба за дилатационим спојем, плутајућом главом или јединственим подударањем материјала је елиминисана. Бајонет облик је посебно атрактиван за апликације које укључују велике температурне промене или честе термичке циклусе.

Приступ за одржавање и могућност уклањања пакета
Бајонетни дизајн има велику механичку предност у томе што се цео сноп цеви може уклонити из измењивача без ометања цевовода{0}}бочне стране. Свежањ се ставља у шкољку на једном крају и држи га на месту једна прирубница или цев. Да бисте уклонили сноп ради чишћења, прегледа или замене:

Доводна/излазна цев на страни цеви је искључена.

Уклоните прирубничке завртње снопа.

Сноп се извлачи из шкољке у аксијалном правцу.

Оклоп је на свом месту и сви цевоводи{0}}бочне стране шкољке (укључујући млазнице, заптивке и конекторе) су нетакнути.

У дизајну фиксних цевних плоча, уклањање снопа цеви је много компликованије. Два краја шкољке морају бити отворена и можда ће бити потребно одвојити бочне млазнице шкољке или уклонити цео измењивач са линије. Ово би могао бити велики пројекат за велике измењиваче на локацијама са заузетим процесима.

За услуге где је неопходно редовно чишћење (на пример, каде за завршну обраду површина које су склоне загађивању), лакоћа уклањања снопа у бајонет измењивачу је одлучујућа предност. За сноп бајонета потребно је само неколико сати да се извуче, очисти и врати назад; фиксни пакет цеви може значити цео дан или више застоја.

Термални проблеми са перформансама
Дизајн бајонета има компромис са термалним перформансама{0}}. Прстенасти пут (течност која тече у унутрашњој цеви и назад кроз прстен) даје ефекат двоструке-цеви. Постоје два разлога зашто је укупан коефицијент преноса топлоте нешто нижи од упоредивог дизајна фиксне цеви против струјања:

Смањена ефективна температурна разлика - Образац тока није чист противток, већ мешавина противтока и паралелног тока, што смањује логаритамску средњу температурну разлику (ЛМТД).

Нижа брзина на страни прстена - За исту укупну брзину протока прстенасти зазор може имати мању брзину од једне цеви и то утиче на коефицијент филма.

Међутим, ово смањење је често мало (10-20%) и често је супротстављено могућношћу коришћења дужих цеви (пошто топлотно ширење није ограничавајући фактор) и да раде при већим брзинама на страни шкољке. У многим апликацијама за завршну обраду површине, предности употребљивости увелико надмашују мали недостатак ефикасности.

Материјали и конструкција
Бајонетни измењивачи су популарни за графитне и ПТФЕ конструкције јер су ломљиви или пузе под стресом и ови материјали имају значајно термичко ширење. Дизајн бајонета ради са квалитетима материјала, а не против њих.

У ПТФЕ бајонет измењивачима, унутрашње и спољашње цеви се обично производе од ПТФЕ или ПФА (перфлуороалкокси). Запечаћени крај се прави заваривањем или топлотним спајањем две цеви заједно. Слободни крај је отворен и унутрашња цев пролази кроз цевни лим или прстен. Спољна цев је заптивена за цевни лист помоћу ПТФЕ заптивке или О- прстена који омогућава аксијално клизање и спречава цурење.

Треба напоменути да се слободни крај бајонетне цеви мора држати како би се избегле вибрације. У дугим бајонетним цевима (нпр. . 3-5} м) средњи потпорни прстенови или преграде се користе унутар шкољке за вођење спољне цеви без инхибирања аксијалног померања. Без ове подршке, вибрације изазване протоком{4}}могу довести до трошења и превременог квара.

Табела за упоређивање: Бајонет у односу на фиксни цевни измјењивач ПТФЕ измјењивач Бајонет стил ПТФЕ измјењивач Фиксни цевни лист ПТФЕ измјењивач Причвршћивање цијеви Један крај фиксиран, други крај слободан за помицање Оба краја причвршћена за цијевне листове
Прилагођавање термичке експанзије Инхерентно – клизачи са слободним крајем; није потребан експанзиони спој Захтева пливајућу главу, експанзиони спој или изузетно кратке цеви
Уклоњивост снопа Лако извлачење снопа са једног краја без ометања цевовода са омотачем Тешка потреба за демонтажом оба краја Често укључује уклањање измењивача са линије
Млазнице у СхеллЦан могу остати причвршћене током уклањања снопа Размјењивач се мора одвојити или помјерити
Бочне везе цеви Улаз и излаз на истом крају Улаз и излаз на супротним крајевима (углавном)
Пут протока Улази и излази преко концентричних цеви (ефекат двоструке-цеви) Право (један пролаз) или више-пролаз са повратном хаубом
Топлотна ефикасност Благо смањена (ЛМТД фактор корекције 0,85–0,95) Већа (може добити прави противток)
Просечна Макс. Дужина цеви Руковање и термички стрес ограничен вибрацијама Ограничен термичким ширењем (обично 1,5–2,5 м за ПТФЕ без дилатационе спојнице)
Толеранција прљања Добра, сноп се може одвојити ради чишћења Поштено – чишћење одузима додатно време ван рада
Цена за мале јединице. Умерено - једноцевни лист, без дилатационог споја Доњи - Лакша монтажа за кратке цеви
Цена великих/дугих јединица Нижа – нема потребе за скупим дилатационим спојевима Виши – плутајућа глава или експанзиони спој повећавају цену
Практична употреба бајонетних ПТФЕ измењивача топлоте
У хемијској обради и површинској обради, дизајн бајонета је пожељан за бројне специјализоване случајеве:

Тешки термички циклуси - Серијски поступци са неколико циклуса грејања и хлађења измењивача сваког дана. Слободне-клизне бајонетне цеви омогућавају ову вожњу без напрезања.

Услуге запрљавања - Купатила која остављају каменац, муљ или органске превлаке на површини за пренос топлоте. Важно је бити у могућности да повучете сноп за механичко или хемијско чишћење на редовној основи.

Агресивна кисела средина којој је потребан ПТФЕ - ПТФЕ је хемијски инертан и одређен за агресивне киселине (нпр. хлороводонична, сумпорна, флуороводонична). Бајонет дизајн смањује број заптивки и потенцијалних места цурења на страни цеви.

Ограничен приступни простор - Када измењивач треба да се изгради у јами, уз зид или на локацији где се не може постићи приступ на оба краја. Бајонет измјењивач се сервисира само на једном крају.

Инсталације за накнадну уградњу - Замена постојећег фиксног измењивача цевних плоча са проблемима термичког замора Основни узрок ових кварова је отклоњен бајонет дизајном.

Насупрот томе, системи фиксних цевних плоча и даље се такмиче за:

Мали, кратки измењивачи (дужина цеви < 1,5 м) када ширење топлоте није проблем.

Примене без термичког циклуса. Веома чисте течности.

Када је неопходан чист противток да би се максимизирао ЛМТД (нпр. поврат топлоте са блиском температурном приступом).

Пројекти са буџетским ограничењима у којима је најнижи почетни трошак главни покретач.

Разматрања за инсталацију и рад
Постоји низ практичних аспеката које треба узети у обзир при одређивању бајонетног ПТФЕ измењивача топлоте.

Ослонац слободног краја Слободни крај бајонетне цеви треба да буде подупрт, али не и чврсто фиксиран. Контакт метала-на-ПТФЕ је спречен преко ПТФЕ хабајућих чаура или-прстенова са малим трењем.

Дизајн заптивке - Клизна заптивка за улазак спољне цеви у цевни лист треба да омогући аксијално померање без цурења. Уобичајени су ПТФЕ заптивке за усне или О-прстенови са опругама.

Расподела протока - Уверите се да је прстенасти зазор довољно велики да избегнете прекомерно смањење притиска. Размак је углавном 2-5 мм, у зависности од пречника цеви и брзине протока.

Вибрације цеви - Преграде или потпорне плоче треба да се налазе у интервалима од 0,5–1,0 метар да би се избегле вибрације изазване вртложницима-. Ослонци треба да дозвољавају аксијално клизање.

Такође имајте на уму да се бајонет размењивачи могу инсталирати у великом броју у једном кућишту. Дизајн са више-бајонета користи велики број бајонетних цеви у тандему, које су све причвршћене на исту цев. Овакав распоред даје велику површину за пренос топлоте и приступ за одржавање само са једног краја.

Закључак