Зашто ПТФЕ измењивачи топлоте развијају бајпас цурење и како се то исправља?

Цурење из бајпаса није цурење у спољашњу околину, већ унутрашња течност са стране -кратког пресека-љуске- која тече око снопа цеви уместо кроз њега. Овај унутрашњи бајпас је губитак површине за пренос топлоте и смањење ефикасности измењивача, али није видљив споља. Важно је знати путеве и узроке цурења бајпаса ПТФЕ измењивача топлоте да бисте дијагностиковали губитак перформанси и планирали успешне поправке. Овај чланак говори о уобичајеним каналима цурења, узроцима цурења и корацима поправке за враћање топлотних перформанси.

Цурење заобилазнице: шта је то и зашто је важно?
У измењивачу топлоте са{0}}и-оклопом, течност са-бочне стране би требало да тече преко снопа цеви, усмерена преградама. Цурење бајпаса се дешава када део те течности не додирује цеви, јер тече краћим путем са мањим отпором. Течност излази из измењивача са малом или нултом променом температуре, што смањује укупну брзину преноса топлоте.

Цурење бајпаса је штетно, посебно за ПТФЕ измењиваче топлоте који већ имају нижу топлотну проводљивост од металних јединица. Бајпас проток од 20% може смањити ефективни коефицијент преноса топлоте за 25–35% јер премоштени флуид не учествује у размени топлоте. Проблем је унутрашњи и не може се открити спољашњим визуелним прегледом или тестирањем притиска, већ само праћењем термичких перформанси или интерним прегледом.

ПТФЕ размењивач топлоте примарни обилазни путеви цурења
Течност са{0}}бочне стране може да заобиђе сноп цеви на три различита начина.

1. Пакет-до-Чишћење шкољке (прстенасти обилазни пут)
Увек постоји простор између крајњих цеви и унутрашњег зида шкољке. Овај прстенасти размак је потребан за уметање и уклањање снопа цеви. Овај јаз се попуњава у добро конструисаном измењивачу са заптивним тракама (понекад се називају бајпас заптивке) или лажним цевима које ограничавају проток. Заптивне траке су често равне челичне шипке или траке пуњене ПТФЕ-прикачене на преграде, које излазе напоље и додирују зид кућишта.

Када заптивне траке недостају, истрошене су или поцепане, течност на страни омотача лако тече кроз прстенасти отвор без уласка у сноп цеви. Ово је главна обилазница.

2. Размак између преграде и шкољке
Преграде се не уклапају чврсто у шкољку. Обезбеђен је мали зазор (обично 1–3 мм) да би се омогућила монтажа и термичко ширење. Течност може да тече преко ивица сваке преграде, посебно горњег и доњег дела где долази до резања преграде. Цурење у новим измењивачима је скромно (2-5% укупног протока). Ако, међутим, преграде буду оштећене, уврнуте, кородиране или еродиране, зазор ће се повећати и проток обилазнице ће се значајно повећати.

Водени чекић (парни чекић), страни предмети који се транспортују у течности са стране кућишта и корозија металних компоненти преграде могу да доведу до оштећења преграда ПТФЕ размењивача топлоте (ПТФЕ цеви саме по себи не кородирају, али металне преграде и потпорне плоче могу).

3. Удаљеност између цеви и преграде
Свака преграда има рупу кроз коју протиче ПТФЕ цев. Да би се омогућило кретање флексибилне ПТФЕ цеви и спречило везивање током термичког ширења, неопходан је простор од 0,2 до 0,5 мм. Ове мале прстенасте рупе могу дозволити да течност побегне. Цурење из цеви за преграду је генерално мали допринос заобилажењу у већини дизајна (обично<5% of total bypass) due of the pressure drop across each baffle forcing flow down the many tube holes. However, the cumulative effect can be significant in exchangers with many baffles and low-viscosity fluids.

Разлози за ПТФЕ бајпас измењивача топлоте
Интерни преглед обично открива једно или више од следећих стања:

Истрошено или недостаје временско скидање
Заптивне траке се причвршћују на преграде завртњима, обујмицама или заваривањем. Вијци се временом могу олабавити, копче могу покварити или саме траке могу кородирати или деградирати. У одређеним сноповима{2}}поправљеним на терену, заптивне траке можда нису поново-инсталиране након поновног-окретања цеви. Редовно је откриће да су заптивне траке присутне само на неколико преграда или да су потпуно одсутне.

Оштећене преграде,
Преграде се могу разбити:

Парни чекић – Понављани ударни таласи могу савити или разбити металне преграде у близини отвора цеви.

Корозија - Челичне преграде се могу истањити и изгубити облик у корозивној употреби (чак и са ПТФЕ цевима).

Механички удар - Преграде могу бити савијене током уметања или уклањања снопа ако нису правилно поравнате.

Више не приања чврсто уз шкољку, савијена преграда ствара значајан зазор. Сломљеној прегради можда недостају делови који ће омогућити проток.

Велики размак од оригиналног дизајна
Неки од-јефтиних ПТФЕ измењивача топлоте су направљени са превеликим размаком између снопа-до-чахура да би се олакшала производња. Може постојати размак од 10 мм или више. Заптивне траке недостају или су премале. У овим ситуацијама, цурење бајпаса је карактеристика дизајна и не може се у потпуности елиминисати без већег редизајнирања.

Како дијагностиковати цурење бајпаса без отварања измењивача
Ако се сумња на цурење бајпаса:

Брзина преноса топлоте, израчуната на основу улазних/излазних температура и брзина протока, много је нижа од пројектоване бројке, иако су цеви чисте и нема спољашњих цурења.

Пад притиска на страни љуске је мањи од историјских очитавања при истој брзини протока. Мањи пад притиска значи да течност тече кроз канал мањег отпора (бајпас).

Промена температуре течности-бочне стране шкољке (ΔТ) није онаква каква се очекивала, а излазна температура-на страни цеви је на сличан начин ван циља.

Прво, од виталног је значаја искључити алтернативна објашњења за лоше перформансе: загађивање, заробљени не-кондензациони материјали или ниже брзине протока. Ако они нестану, вероватно је цурење бајпаса.

Заобилазни поступак корекције цурења
Правилна поправка зависи од тежине и приступачности снопа цеви.

1. Замена заптивних трака (најчешће решење)
За измењиваче са уклоњивим цевним сноповима, заптивне траке се могу уметнути или уклонити током планираног искључивања. Процес је:

Поклопац шкољке се уклања и сноп цеви се извлачи.

Преграде се прегледају. Очистите остатке и корозију из жлебова постојеће заптивне траке.

Нове заптивне траке (често ПТФЕ импрегнирана тканина, металне опружне траке или чврсте ПТФЕ шипке) се секу на потребну дужину и постављају у прорезе на свакој прегради. Траке треба да излазе напоље како би се додирнуле са унутрашњим зидом шкољке са малим сметњом (0,2–0,5 мм компресија).

Траке се држе на месту завртњима или шрафљењем ивица преграде (за металне траке). Неки дизајни држе траке притиском шкољке на преграду.

Пакет је поново инсталиран и измењивач је тестиран.

Ова поправка обично враћа 90-100% изгубљених перформанси ако преграде нису оштећене.

2. Поправка или замена преграде
Заптивне траке саме по себи не могу поправити преграде које су савијене, поломљене или кородиране. Оштећене преграде треба поправити или заменити. За ПТФЕ измењиваче топлоте, преграде су углавном направљене од метала (нерђајући челик или угљенични челик) који могу бити:

Исправљено - Мале кривине се могу равно гурнути у хидрауличној преси.

Заварене - Пукотине су заварене и глатко брушене. Води се рачуна да се преграда не изобличи.

Замењено – Јако оштећене преграде се исеку из снопа и нове преграде се навуку на ПТФЕ цеви. Ово је рад{1}}интензивна операција, која се често изводи током потпуног ротирања.

Након поправке преграде, постављају се нове заптивне траке.

3. Схелл-Подешавање бочног протока (привремено ублажавање)
За ситуације у којима тренутно растављање није могуће, радна подешавања могу делимично да компензују цурење из бајпаса. Повећање брзине протока{1}}бочне стране повећава брзину и кроз сноп цеви и кроз премоснице. Пошто се пад притиска повећава са квадратом брзине, већа брзина протока може побољшати пропорцију течности која заправо пролази кроз цеви. Међутим, ово не поправља основни узрок и повећава енергију пумпања. Сматра се само привременом мером.

4. Редизајн за озбиљне проблеме са одобрењем
У измењивачима са инхерентно превеликим зазором кућишта (лош оригинални дизајн), може се покушати накнадно уградити дебље заптивне траке или уградити лажне цеви у прстенасти простор. Лажне цеви су кратке дужине ПТФЕ цеви које су постављене у најудаљеније отворе цеви, али су запечаћене на крајевима цевних плоча тако да течност не тече кроз њих. Заузимају простор и блокирају обилазницу. Овај приступ захтева бушење додатних рупа у преградама и цевним плочама и обично се ради у специјализованој радионици за поправке.

Опис дијаграма попречног пресека (текстуални приказ)
Следећи опис илуструје обилазне путање у типичном измењивачу топлоте{0}}и-од ​​ПТФЕ кућишта и цеви, гледано у попречном- пресеку:

Спољни круг представља унутрашњи зид шкољке.

Унутра, кружни низ малих кругова представља ПТФЕ цеви.

Размак између најудаљенијих кругова цеви и унутрашњег зида шкољке је размак између снопа-до-љуске (прстенаста путања обилазнице). У добро-дизајнираном измењивачу, заптивне траке (приказане као мали правоугаоници причвршћени за преграду) вире у овај зазор, скоро додирујући зид шкољке.

Преграда је приказана као хоризонтална линија која прелази унутрашњост шкољке, са изрезима (прозор преграде) на врху и на дну. Течност која тече око ивица преграде-кроз преграду-до-зазора шкољке- приказана је као стрелице које пролазе између врха преграде и зида шкољке.

Мале стрелице између појединачних цеви и преграде представљају цурење од цеви-до-преграде.

Заптивне траке блокирају прстенасти обилазницу. Када недостају, велике стрелице показују несметан проток кроз прстенасти отвор.

Спречавање цурења обилазнице
Цурење бајпаса најбоље је спречити током пројектовања и иницијалне монтаже:

Наведите конструкцију ТЕМА класе Р или Б – Ови стандарди дефинишу максималне зазоре и захтевају заптивне траке за пречнике шкољке изнад одређене величине.

Користите двоструке заптивне траке – Два реда заптивних трака по прегради обезбеђују редундантност.

Прегледајте заптивне траке током ретуширања – Све траке које недостају или су оштећене замењују се пре поновног састављања.

Избегавајте водени чекић – Као што је објашњено у сродним водичима, парни чекић оштећује преграде и отпушта причвршћиваче заптивне траке.

Периодична унутрашња провера (сваких 3-5 година) треба да обухвати проверу непропусности заптивних трака и стања преграда. Ако се раније посумња на цурење бајпаса, тест пада притиска при познатој брзини протока може се упоредити са основним подацима.

Закључак
Цурење бајпаса је проблем дизајна и одржавања који тихо деградира перформансе ПТФЕ измењивача топлоте. Примарни путеви су сноп-до-зачишћавања шкољке (прстенасти обилазни пут) и преграде-до-раштања шкољке. Недостајуће или истрошене заптивне траке и оштећене преграде су најчешћи узроци. Интерна инспекција често открива ове проблеме. Корективне радње обухватају замену заптивних трака, поправку или замену оштећених преграда и, као привремену меру, повећање -бочног протока кућишта. За озбиљне проблеме са зазором, можда ће бити потребне лажне цеви или редизајн. Проблем цурења ПТФЕ измењивача топлоте у обилазници може да смањи пренос топлоте за 10–30%, али већина случајева се у потпуности може поправити током планираног прекида. Правилна израда са одговарајућим заптивним тракама и периодичним унутрашњим прегледима чувају топлотну ефикасност и продужавају радни век.