Lämmönvaihdin, joka on uskollisesti tuottanut saman painehäviön useiden vuosien ajan, voi vähitellen alkaa näyttää hieman korkeampia erolukemia. Monissa tapauksissa putket eivät ole kemiallisesti likaantuneet tai roskien tukkimia. Sen sijaan itse PTFE-putkien geometria on hitaasti muuttunut ajan myötä. PTFE, joka on viskoelastinen materiaali, hiipii jatkuvan mekaanisen rasituksen alaisena, mikä saa putken reiän putkilevyn liitoksen lähellä kutistumaan asteittain kuten hitaasti-sulkeutuva venttiili.
Tämä hienovarainen mittamuutos on harvoin dramaattinen, mutta sillä voi olla mitattavissa olevia hydraulisia seurauksia pitkien huoltovälien aikana. Syövyttävässä kemiallisessa prosessoinnissa käytettävissä PTFE-putkilämmönvaihtimissa ilmiö on ennustettavissa oleva osa pitkäaikaista mekaanista vanhenemista eikä odottamatonta vikatilaa.
välisen suhteen ymmärtäminenPTFE-vaihtimen painehäviön muutos ajan kuluessaja hydraulijärjestelmän suorituskyky on tärkeää luotettavan vaihtimen ja pumpun suunnittelun kannalta.
PTFE Creepin ymmärtäminen
PTFE käyttäytyy eri tavalla kuin metallit jatkuvassa kuormituksessa. Sen sijaan, että materiaali pysyisi mitoiltaan kiinteänä jatkuvassa jännityksessä, se muotoutuu hitaasti ajan myötä.
Tämä käyttäytyminen tunnetaan hiipumisena.
Mikä aiheuttaa rypistymistä?
Viruminen tapahtuu, kun polymeeriketjut järjestyvät vähitellen uudelleen jatkuvan mekaanisen puristuksen tai jännityksen alaisena. Toisin kuin elastinen muodonmuutos, joka katoaa välittömästi jännityksen poistuttua, viruma kertyy progressiivisesti tuhansien käyttötuntien aikana.
PTFE-lämmönvaihtimissa suurimmat jatkuvat puristusjännitykset ovat usein siellä, missä putket kulkevat putkilevykokoonpanon läpi.
Putket puristetaan hitaasti{0}}.
Näissä paikoissa holkit, puristusrenkaat tai tiivistejärjestelmät kohdistavat jatkuvaa painetta vuodon{0}}tiiviin tiivisteen luomiseksi putken ja putkilevyn välille. Ajan myötä PTFE-seinämateriaali virtaa hitaasti tämän kuormituksen alaisena.
Kuinka putken reiän rajoitus kehittyy
Paikallinen muodonmuutos putkiarkissa
Virumisprosessi on erittäin paikallinen lähellä puristettua liitosaluetta.
Kun PTFE muuttaa muotoaan, pieni osa putken seinämästä ekstrudoituu vähitellen sisäänpäin kohti virtausreittiä. Tämä pienentää putken tehollista sisähalkaisijaa liitoskohdassa.
Vaikka mittamuutos on usein pieni, jopa vaatimaton reiän pieneneminen lisää virtausvastusta.
Rajoitus toimii samalla tavalla kuin jokaiseen putkeen kiinteästi asennettu kuristuspiste.
Pitkäaikaiset-hydrauliset seuraukset
Kun sisähalkaisija pienenee, putken{0}}puolen painehäviö kasvaa vähitellen.
Tämä lisäys on yleensä:
Hidas
Pysyvä
Ennustettavissa
Ei{0}}palautettavissa
Toisin kuin kerrostuman tai hilseilyn aiheuttamaa likaantumista, rajoitusta ei voida puhdistaa mekaanisesti tai kemiallisesti, koska se johtuu materiaalin fyysisestä muodonmuutoksesta.
Ilmiö on peruuttamaton.
Miksi vaikutus on yleensä vaatimaton
Useimmissa hyvin{0}}suunnitelluissa PTFE-vaihtimissa painehäviön kasvu on suhteellisen vähäistä.
Tyypilliset{0}}pitkän aikavälin lisäykset voivat olla vain muutama prosentti useiden vuosien aikana. Vaikutus on kuitenkin havaittavampi tietyissä olosuhteissa:
Pitkät putket
Suuret virtausnopeudet
Pienet putken halkaisijat
Korotetut käyttölämpötilat
Korkeapainejärjestelmät
Tiukat putkilevyn puristuskuormat
Näissä järjestelmissä pienetkin reiän pienennykset voivat tuottaa mitattavia hydraulisia sakkoja.
Tästä syystäPTFE-vaihtimen painehäviön muutos ajan kuluessaSitä pidetään usein alkuperäisessä hydrauliikkasuunnitteluvaiheessa sen sijaan, että sitä käsitettäisiin odottamattomana toimintaongelmana.
Lämpötilan vaikutus virumisnopeuteen
Korkeampi lämpötila nopeuttaa muodonmuutoksia
PTFE:n virumiskäyttäytymiseen vaikuttavat voimakkaasti:
Stressin taso
Lämpötila
Aika kuormitettuna
Korotetuissa lämpötiloissa molekyylien liikkuvuus kasvaa huomattavasti, mikä nopeuttaa virumisprosessia.
100 asteessa viruminen etenee huomattavasti nopeammin kuin huoneenlämmössä.
Tämä lämpötilariippuvuus on erityisen tärkeä kemiallisen käsittelyn vaihtimissa, jotka käsittelevät kuumennettuja happoja, emäksiä tai liuotinvirtoja.
Jatkuvasti korkeassa lämpötilassa toimiva järjestelmä saattaa kokea suurimman osan pitkäaikaisesta mittamuutoksestaan{0}} useiden ensimmäisten käyttövuosien aikana.
Stressin rentoutuminen ja kylläisyys
Virumisvaikutus ei jatka lisääntymistä loputtomiin samaa tahtia.
Kun PTFE muuttaa muotoaan, sisäiset jännitykset rentoutuvat vähitellen. Vähentynyt jännitys alentaa virumisnopeutta, mikä aiheuttaa mittamuutoksen hidastuvan asteittain ajan myötä.
Lopulta järjestelmä lähestyy lähes{0}}vakaata tilaa, jossa lisämuodonmuutos tulee minimaaliseksi.
Tätä käyttäytymistä kuvataan yleisesti virumisen kyllästymiseksi.
Hydraulisuunnittelun huomioitavaa
Pumpun mitoituksen marginaalin salliminen
Koska virumiseen{0}} liittyvä paineen nousu on ennustettavissa, se voidaan yleensä ottaa huomioon järjestelmän alkuperäisessä suunnittelussa.
Pieni lisäpainemarginaali sisällytetään usein valittaessa kiertovesipumppuja PTFE-vaihdinjärjestelmiin.
Tämä suunnitteluvara auttaa varmistamaan, että vaaditut virtausnopeudet ovat saavutettavissa myös vuosien käytön jälkeen.
Ilman tätä marginaalia voi tapahtua pitkäaikaisen-virtauksen vähenemistä, kun hydraulinen vastus kasvaa vähitellen.
Painekehityksen seuranta
Vaihtimen paine-eron valvonta tarjoaa arvokasta tietoa järjestelmän{0}}käyttäytymisestä pitkällä aikavälillä.
Hidas, vakaa nousu useiden vuosien aikana voi olla merkki normaalista virumiseen liittyvästä{0}}rajoituksesta, ei kontaminaatiosta tai likaantumisesta.
Trendianalyysi auttaa erottamaan:
Asteittainen mekaaninen vanheneminen
Äkilliset likaantumistapahtumat
Pumpun huononeminen
Osittaiset tukosolosuhteet
Tämän eron ymmärtäminen estää tarpeettomat puhdistus- tai purkutoimenpiteet.
Virumisen minimoiminen putkilevyn liitoksessa
Kasvava laakeripinta-ala
PTFE:hen kohdistuvaa rasitusta voidaan vähentää jakamalla puristusvoima suuremmalle kosketuspinnalle.
Suuremmilla laakeripinnoilla varustetut holkit vähentävät paikallista puristusjännitystä ja vähentävät taipumusta materiaalin sisäänvirtaukseen.
Pienempi rasitus vähentää suoraan virumisnopeutta.
Jousikuormitettujen{0}}tiivistysjärjestelmien käyttö
Jousikuormitteiset-tai yhteensopivat tiivistysjärjestelyt auttavat ylläpitämään tiivistysvoimaa ja rajoittamaan liiallista jäykkää puristusta.
Nämä järjestelmät mukautuvat asteittaisiin mittojen muutoksiin tehokkaammin kuin täysin jäykät kiinnitysmallit.
Edut sisältävät:
Vähentynyt paikallinen stressin keskittyminen
Parempi tiivisteen vakaus
Pienempi pitkän{0}}porauksen muodonmuutos
Lämpöpyöräilyn parempi majoitus
Pehmeämmät tiivistysjärjestelmät aiheuttavat yleensä vähemmän aggressiivista{0}}pitkäaikaista putken supistumista.
PTFE:n vertaaminen metallisiin vaihdinputkiin
Metalliset vaihdinputket osoittavat tyypillisesti mitätöntä virumista tavallisissa kemiallisen prosessin lämpötiloissa. PTFE käyttäytyy eri tavalla polymeerirakenteensa vuoksi.
PTFE tarjoaa kuitenkin etuja, joihin metallit eivät voi helposti vastata:
Poikkeuksellinen kemiallinen inertisyys
Kestää aggressiivisia happoja
Ei--kontaminoimattomat pinnat
Erinomainen korroosionkestävyys
Kompromissi-on se, että PTFE:llä on monimutkaisempi mekaaninen vanhenemisprofiili.
Suunnittelijat ottavat siksi huomioon sekä kemiallisen yhteensopivuuden että{0}}pitkän aikavälin mekaanisen käyttäytymisen samanaikaisesti.
Toiminnalliset vaikutukset vuosikymmenien palvelun aikana
Hyvin suunnitellut PTFE-vaihtimet pysyvät usein käytössä vuosikymmeniä erittäin syövyttävissä ympäristöissä, joissa metallijärjestelmät hajoavat nopeasti.
Virumisen aiheuttama asteittainen paineen nousu on harvoin katastrofaalinen rajoitus. Sen sijaan se toimii hitaana, hallittavana hydraulisen suorituskyvyn kehityksenä ajan myötä.
Monissa järjestelmissä vaihdin täyttää edelleen prosessivaatimukset pitkään virumisen stabiloitumisen jälkeen.
Keskeinen vaatimus on yksinkertaisesti, että alkuperäinen järjestelmäsuunnittelu ennakoi vaikutuksen.
Johtopäätös
PTFE-viruminen on tunnettu ja hallittavissa oleva mekaaninen vanhenemisprosessi, joka voi asteittain lisätä vaihtimen painehäviötä pitkien käyttöjaksojen aikana. Jatkuva puristus putkilevyliitoksessa muuttaa hitaasti PTFE-putken seinämää sisäänpäin, mikä pienentää hieman putken reiän halkaisijaa ja lisää pysyvästi hydraulista vastusta.
Vaikka vaikutus on yleensä vaatimaton, suhdePTFE-vaihtimen painehäviön muutos ajan kuluessatulee ottaa huomioon ensimmäisessä hydrauliikkasuunnittelussa, erityisesti korkeassa{0}}lämpötiloissa tai pitkissä{1}}putkisovelluksissa. Oikea pumpun koko, suurempi laakeri-pinta-ala ja jousikuormitetut tiivistysjärjestelmät auttavat minimoimaan-pitkän aikavälin suorituskyvyn muutokset ja säilyttämään suunnitellut virtausnopeudet vuosikymmenten ajan.
Jopa kemiallisesti inertteimmällä materiaalilla kehittyy lopulta mekaaninen elämäntarina, jonka muovaavat jännitys, lämpötila ja aika.
