Како се пад притиска у ПТФЕ измењивачу мења са временом због пузања?

Размењивач топлоте који је поуздано испоручивао исти пад притиска током много година може на крају да почне да показује нешто већа диференцијална очитавања. Цеви често нису зачепљене прљавштином или хемијски контаминиране. Уместо тога, облик самих ПТФЕ цеви се лагано мењао током времена. Отвор цеви близу споја цевног листа постепено се сужава као вентил који се споро-затвара јер је ПТФЕ вискоеластичан материјал и пузи под продуженим механичким напрезањем.

Ова мала промена димензија ретко је спектакуларна, али може изазвати уочљиве хидрауличне импликације током дугих сервисних интервала. У ПТФЕ цевним измењивачима топлоте који се користе у корозивним хемијским процесима, овај феномен је предвидљиви део-дуготрајног механичког старења, а не неочекивани начин квара.

Поуздан дизајн измењивача и пумпе захтева разумевање везе између перформанси хидрауличког система и промене пада притиска измењивача ПТФЕ са временским пузањем.

Разумевање ПТФЕ пузања
ПТФЕ реагује другачије од метала под сталним оптерећењем. Материјал се постепено деформише током времена уместо да остане димензионално стабилан под континуираним напоном.

Ова навика је позната као пузање.

Шта узрокује пузање?
Пузање се јавља када се полимерни ланци постепено реорганизују под продуженим механичким стресом или напрезањем. За разлику од еластичне деформације, која тренутно нестаје када се сила уклони, пузање се стално развија током хиљада радних сати.

У ПТФЕ измењивачима топлоте, највећа трајна тлачна напрезања се често налазе тамо где цеви пролазе кроз склоп цеви.

Цеви су у успореном-стиску.

Обуци, компресиони прстенови или системи заптивки врше константан притисак на овим тачкама како би формирали непробојну заптивку између цеви и цевног листа. Временом, ПТФЕ зидни материјал полако тече под овим оптерећењем.

Како се развија ограничење отвора цеви
Локализована деформација на цевном листу
Подручје око компримованог споја је место где је процес пузања највише концентрисан.

Сићушни део зида цеви прогресивно екструдира ка унутра у ток протока како се ПТФЕ деформише. Ово смањује ефективни унутрашњи пречник цеви на месту спајања.

Чак и незнатно смањење отвора повећава отпор протока, иако је промена димензија често минимална.

Ограничење се понаша слично као стално инсталирана тачка пригушивања унутар сваке цеви.

Дугорочне{0}}хидрауличне последице
Пад притиска на{0}}бочној страни цеви постепено се повећава како се унутрашњи пречник смањује.

Овај пораст је генерално:

Споро

Перманентно

Предвидљиво

Непоправљиво

За разлику од прљања узрокованог наслагама или каменцем, ограничење се не може уклонити механички или хемијски јер потиче од физичке деформације материјала.

Феномен је неповратан.

Зашто је утицај обично минималан
У већини добро{0}}дизајнираних ПТФЕ измењивача, повећање пада притиска остаје релативно минимално.

Типична дугорочна{0}}повећања могу износити само неколико процената током неколико година рада. Међутим, у неким околностима, ефекат је очигледнији:

Дуге дужине цеви

Велике брзине протока

Пречници цеви су мали

Високе радне температуре

Системи{0} високог притиска

Компресијски напони на чврстим цевним плочама

Чак и мања смањења проврта у овим системима могу довести до мерљиве хидрауличке казне.

Због овога, уместо да се третира као непредвиђени оперативни проблем, промена пада притиска ПТФЕ измењивача са временским пузањем се често узима у обзир од почетне фазе хидрауличког пројектовања.

Утицај температуре на брзину пузања
Виша температура убрзава деформацију
На понашање ПТФЕ пузања у великој мери утичу:

степен стреса

Температура

Време под оптерећењем

Процес пузања је убрзан значајним повећањем молекуларне покретљивости на високим температурама.

На 100 степени, пузање напредује знатно брже него на температури околине.

Ова температурна зависност је посебно релевантна у размењивачима за хемијску обраду који рукују загрејаним киселинама, алкалијама или токовима растварача.

Систем који непрекидно ради на повишеној температури може да доживи већину својих-дугорочних промена димензија током првих неколико година рада.

Засићење и смањење стреса
Ефекат пузања не наставља да се шири вечно истом брзином.

Како се ПТФЕ деформише, унутрашњи напони се прогресивно опуштају. Промена димензија постепено се успорава током времена као резултат смањеног напрезања, што смањује брзину пузања.

На крају, систем се приближава квази{0}}стабилној ситуацији у којој даље деформације постају занемарљиве.

Овај феномен се обично дефинише као засићење пузања.

Разматрање хидрауличког дизајна
Омогућавање маргине у димензионисању пумпе
Повећања притиска у вези са пузањем{0}} обично се могу решити током почетног пројектовања система јер су предвидљива.

Приликом избора циркулационих пумпи за системе ПТФЕ измењивача, често се узима у обзир мали додатни пуфер притиска.

Овај дизајн омогућава да се гарантује да ће специфицирани протоки остати могући чак и након година рада.

Без овог размака, хидраулички отпор може прогресивно да се повећава и изазове дугорочно{0}}смањење протока.

Праћење трендова притиска
Праћење диференцијалног притиска у измењивачу пружа витални увид у дугорочне-перформансе система.

Стабилно, стабилно повећање током неколико година може да сугерише природно ограничење{0}}у вези са пузањем, а не контаминацију или прљање.

Анализа тренда помаже у разликовању:

Постепено механичко старење

Изненадни догађаји фаулирања

Погоршање пумпе

Услови делимичне опструкције

Разумевање ове разлике елиминише непотребне операције чишћења или растављања.

Смањење пузања на споју цевних плоча
Повећање носиве површине
Напон који се испоручује на ПТФЕ може се минимизирати дистрибуцијом силе компресије на већу контактну површину.

Обуци са већим лежиштима смањују локализовани притисак на притисак и смањују тенденцију унутрашњег протока материјала.

Брзина пузања се директно смањује мањим стресом.

Коришћење заптивних система са{0}}опругом
Решења за заптивање са{0}}опругом или усаглашена са прописима помажу у одржавању силе заптивања уз ограничавање претеране круте компресије.

У поређењу са потпуно крутим решењима за стезање, ови системи су у стању да боље поднесу прогресивне промене димензија.

Предности се састоје од:

Смањена концентрација локализованог стреса

Повећана стабилност заптивке

Смањите дуготрајну{0}}деформацију проврта

Боља адаптација термичког циклуса

Дуготрајно{0}}сужење цеви је обично мање озбиљно са мекшим методама заптивања.

Поређење ПТФЕ са металним цевима за измењивање
Металне цеви размењивача обично показују ниско пузање на конвенционалним температурама хемијског процеса. ПТФЕ се понаша другачије због своје полимерне структуре.

Међутим, ПТФЕ нуди предности које метали не могу лако да упореде:

Врхунска хемијска инертност

Отпорност на агресивне киселине

Не{0}}загађујуће површине

Изузетна отпорност на корозију

Замена{0}}је то што ПТФЕ садржи сложенији профил механичког старења.

Дизајнери морају истовремено узети у обзир и хемијску компатибилност и{0}}дуготрајно механичко понашање.

Оперативне импликације током деценија службе
Добро{0}}добро дизајнирани ПТФЕ измењивачи често раде деценијама у веома корозивним ситуацијама када би се метални системи ускоро покварили.

Ретко када је спор пораст притиска изазван пузањем катастрофално ограничење. Уместо тога, функционише као постепена, контролисана промена хидрауличких перформанси током времена.

Дуго након стабилизације пузања, измењивач у многим системима и даље задовољава процесне захтеве.

Кључни услов је једноставно да оригинални дизајн система предвиди последице.

У закључку
Током продуженог радног времена, ПТФЕ пузање, признат и контролисан процес механичког старења, може прогресивно повећати губитак притиска у измењивачу. Трајна компресија на споју цевног листа полако деформише зид ПТФЕ цеви према унутра, благо снижавајући пречник отвора цеви и стварајући трајно повећање хидрауличког отпора.

Иако је ефекат често минималан, везу између промене пада притиска у измењивачу ПТФЕ и временског пузања треба узети у обзир током почетног хидрауличког дизајна, посебно у апликацијама на високим{0}}температурама или дугим{1}}цевима. Одговарајућа величина пумпе, повећани прстенови{3}}површине лежаја и системи заптивања са опругом{4}}помажу да се минимизирају дугорочне-промене у перформансама и задржавају пројектоване брзине протока током деценија рада.

Чак и хемијски најинертнији материјал на крају има механичку причу о животу на коју утичу стрес, температура и време.