Kentän mutka, joka taittui
Kenttäteknikko, joka reitittää PTFE-lämmönvaihdinputken säiliön tukipalkin ympärille, taivuttaa putken käsin järkevältä näyttävälle säteelle. Putki näyttää hyväksyvän mutkan halkeilematta. Kolme kuukautta myöhemmin putki tuossa mutkassa on litistynyt soikeaksi poikkileikkaukseksi. Höyryvirtaus on rajoitettu. Putki on vaihdettava.
Virhe oli PTFE:n taivuttaminen minimitaivutussäteen alapuolelle. Toisin kuin metalliputket, jotka taipuvat plastisesti tarkasti määritellyssä taivutuskulmassa, PTFE voidaan taivuttaa yllättävän tiukoille säteille ilman välittömiä näkyviä vaurioita. Polymeeriketjut suuntautuvat uudelleen. Putki näyttää hyväksyttävältä. Mutta mutkan ulkoseinä on jännittynyt materiaalin kimmorajan yli. Ajan myötä korotetussa lämpötilassa venytetty polymeeri hiipii, seinämä ohenee ja putki soikeutuu.
PTFE-lämmönvaihdinputkien pienin taivutussäde ei ole säde, jolla putki taittuu välittömästi. Se on säde, jolla pitkäaikainen-viruminen ja ovalointi pysyvät käyttöiän hyväksytyissä rajoissa.
Elastic vs. Plastic Bend -järjestelmä
Kun putkea taivutetaan, ulkoseinä venyy jännityksessä ja sisäseinä puristuu. Ulkopinnan jännitys on: ε=r / R, missä r on putken ulkosäde ja R on taivutuksen keskiviivan säde.
PTFE:n elastinen rajavenymä on noin 2-3 % huoneenlämmössä ja 1-2 % 120 asteessa. Taivutus tämän rajan alapuolella oleviin jännityksiin tuottaa täysin elastisen muodonmuutoksen - putki palautuu suoraksi, kun se vapautetaan. Taivuttaminen tämän rajan yläpuolelle aiheuttaa pysyvää muodonmuutosta. Polymeeriketjut on venytetty yli niiden elastisen palautumiskyvyn.
Pienin turvallinen taivutussäde on laskettu pitämään ulomman kuidun jännitys kimmorajojen sisällä maksimikäyttölämpötilassa. Tämä varmistaa, että mutka ei ovaalinu asteittain ajan myötä.
10 mm:n ulkohalkaisijaltaan PTFE-putkessa putken ulkosäde r on 5 mm. Venymän rajoittamiseksi 2 %:iin 120 asteessa, pienin taivutussäde R=r / ε=5 / 0.02=250mm. Ulkohalkaisijaltaan 8 mm:n letkulle r=4mm ja R=4 / 0.02=200mm.
Taulukko 1: PTFE-lämmönvaihdinletkujen suositeltu pienin taivutussäde
| Putken ulkohalkaisija (mm) | Seinän paksuus (mm) | Pienin taivutussäde 20 astetta (mm) | Pienin taivutussäde 120 astetta (mm) | Putken ulkohalkaisijan kerroin (120 asteessa) | Huomautuksia |
|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 0.8 | 90 | 150 | 25× | Tiukat mutkat vaativat karatukea taivutuksen aikana |
| 8 | 1.0 | 120 | 200 | 25× | Normaali kentän taivutussäde |
| 10 | 1.0 | 150 | 250 | 25× | Käytä taivutusjousta tai muotoa johdonmukaisuuden saamiseksi |
| 10 | 1.2 | 160 | 260 | 26× | Paksu seinä lisää hieman vaadittua sädettä |
| 12 | 1.0 | 180 | 300 | 25× | Suurempi halkaisija vaatii luonnollisesti suuremman säteen |
| 12 | 1.5 | 200 | 320 | 27× | Paksu seinä lisää tarvittavaa sädettä |
Thermal Recovery Effect
PTFE:llä on hyödyllinen ominaisuus kentän taivutuksessa: lämmön talteenotto. Jos putki taivutetaan kylmänä hieman suositeltua minimiä tiukemmalle säteelle, sen lämmittäminen 120-150 asteeseen antaa polymeeriketjujen rentoutua. Taivutuksesta aiheutuva sisäinen jännitys häviää osittain. Putki säilyttää taivutetun muotonsa, mutta jäännösjännitys pienenee.
Tämä tekniikka mahdollistaa kenttätaivutukset noin 20-30 % tiukemmilla säteillä kuin kylmä-taivutuksen vähimmäissäde, edellyttäen että putkea kuumennetaan myöhemmin- kierrättämällä höyryä sen läpi alhaisella paineella ennen sen käyttöönottoa. Lämpösäätömenettely tulee dokumentoida asennusohjeissa.
Taivutustyökalun vaatimukset
Tukematon käsien taivutus tuottaa epäyhtenäisiä säteitä ja vaarantaa paikallisen taittumisen. Taivutusjousi-kierrejousi, joka liukuu putken ulkohalkaisijan yli-, tarjoaa ulkoisen tuen ja estää ovalisoitumisen taivutuksen aikana. Taivutusmuoto-muotoiltu kappale halutulla säteellä- tarjoaa yhtenäisen taivutusgeometrian.
Kenttäasennuksissa, joissa vaaditaan useita identtisiä mutkia, yksinkertainen taivutuskiinnike on perusteltua. Kiinnitin varmistaa, että jokainen mutka täyttää vähimmäissädevaatimuksen ja tuottaa tasaisen painehäviön identtisissä putkipiireissä.
Yhteenveto
PTFE-lämmönvaihdinputkien pienin taivutussäde on 25 kertaa putken ulkohalkaisija kylmätaivutuksessa 20 asteessa ja 25-27 kertaa taivutettaessa 120 astetta. Tämä pitää ulomman kuidun jännityksen 2 %:n elastisuusrajan sisällä, mikä estää pitkäaikaisen virumisen ovalisoitumisen ja virtauksen rajoittumisen.
Lämmön talteenotto kylmätaivutuksen jälkeen mahdollistaa hieman tiukemmat säteet kontrolloidulla{0}}lämpöasetusmenettelyllä. Taivutusjouset tai -muodot varmistavat tasaiset, mutkattomat{2}}taivutukset kenttäasennuksen aikana.
PTFE-putkien taivutusmenetelmien tekniset tiedot ja hyväksymiskriteerit ovat saatavilla, kun putken mitat, käyttölämpötila, asennustilan rajoitteet ja vaaditut taivutusgeometriat on toimitettu.
