Putken puoli käsittelee puhdasta nestettä, joka kulkee sileiden PTFE-putkien läpi. Kuitenkin viikkojen aikana paine, joka tarvitaan työntämään kuoren sivuneste{1}}vaihtimen läpi, nousee tasaisesti. Putket itsessään eivät likaa-ongelmaa on ulkopuolella. Tämä hämmentävä oire diagnosoidaan usein väärin putken-sivuongelmaksi, mikä johtaa tarpeettomaan puhdistamiseen tai jopa sisältä täysin puhtaiden nippujen vaihtamiseen. Todellisuudessa kuoren puolen paine-eron asteittainen nousu{7}}puhtaista putkista huolimatta osoittaa suoraan kerääntymistä putkikimpun ja välilevyjen ulkopinnoille. Syiden ymmärtäminenkuoripuolen painehäviö lisää puhdasta putket PTFEtilan ansiosta käyttäjät voivat kohdistaa oikean puhdistustavan ja palauttaa vaihtimen suorituskyvyn.
Perimmäinen syy: Likaantuminen putkien ulkopuolella
PTFE-putket ovat arvostettuja tarttumattomien, kemiallisesti inerttien sisäpintojensa vuoksi. Nesteitä, jotka sisältävät hiukkasia, liuenneita kiinteitä aineita tai reaktiivisia aineita, kiinnittyvät harvoin putken sisäpuolelle. Kuitenkin kuoren puoli-putkien ympärillä oleva tila-esittää erilaisen ympäristön. Kuoren{6}puoleinen neste virtaa putkinipun poikki ja kulkee putkien välisten rakojen läpi ja välilevyjen ympärillä. Nämä käytävät ovat kapeita ja sisältävät lukuisia pysähtymisvyöhykkeitä, erityisesti ohjauslevyjen takana ja putken-kohdassa-tukipisteiden tukemiseksi.
Ajan myötä putken ulkopinnoille ja välilevyille kerääntyy kolmenlaisia ensisijaisia kerrostumia:
1. Hiukkasten sedimentaatio
Jos kuoren-puoleinen neste sisältää suspendoituneita kiinteitä aineita (esim. pölyä, ruostehiukkasia, kiteytyneitä suoloja tai hienojakoisia metallihiukkasia), nämä hiukkaset voivat laskeutua alhaisen nopeuden{3}}alueille. PTFE:n alhainen pintaenergia ei estä mekaanista kiinnijäämistä; hiukkaset kiilautuvat vierekkäisten putkien väliin tai ohjauslevyjä vasten. Kerroskerroksen kasvaessa virtauksen poikkileikkaus-kutistuu. Jatkuvuusyhtälön mukaan kiinteällä tilavuusvirtausnopeudella pienentynyt poikkileikkauspinta-ala pakottaa nesteen nopeuden ylöspäin. Painehäviö rajoituksen yli on verrannollinen nopeuden neliöön (ΔP ∝ v²). Näin ollen jopa vaatimaton virtausalueen pieneneminen voi aiheuttaa merkittävän nousun mitatussa painehäviössä.
2. Polymerointi ja kemiallinen likaantuminen
Monet kuoren{0}puolen nesteet kemiallisissa prosesseissa ovat alttiita polymeroitumiselle tai hartsin muodostumiselle korkeissa lämpötiloissa. Esimerkiksi monomeerit, kuten styreeni tai akryylit, voivat reagoida hitaasti kuumilla pinnoilla muodostaen tahmean polymeerikerroksen. PTFE:n tarttumaton luonne vähentää, mutta ei poista tätä vaikutusta. jos polymeerin esiaste on riittävän reaktiivinen, se voi silti kerrostua, erityisesti metallilevyille ja tukilevyille (jotka ovat usein valmistettu ruostumattomasta teräksestä). Kun ohut kerros muodostuu, se vangitsee lisämateriaalia ja muodostaa vähitellen viskoosin tai kovan kuoren, joka kaventaa virtausreittejä.
Samoin nesteet, jotka sisältävät liuenneita epäorgaanisia aineita, voivat saostaa suoloja lämpötilan muuttuessa lämmönvaihtimen poikki, jolloin putkien ulkopinnalle kertyy kalkkia.
3. Biologinen kasvu (biofouling)
Vaihtimissa, joissa käytetään käsittelemätöntä vettä-kuten jokien, järvien tai jäähdytystornien jäähdytysvettä,-biologinen kasvu (levät, bakteerit tai limaa{2}}muodostavat organismit) voi kukoistaa kuoren puolella. Lämmin, kostea ympäristö putkien välillä on ihanteellinen biofilmin kehittämiseen. Limainen biokalvo lisää virtausvastusta ja sitoo myös suspendoituneita kiintoaineita, mikä nopeuttaa likaantumista. Biofouling on erityisen yleistä alhaisen nopeuden{6}}alueilla, ja se voi kaksinkertaistaa paineen viikoissa.
Miksi Shell{0}}sivulikaantuminen jää usein huomiotta?
Putkien ulkopinta voi olla sokea piste rutiinitarkastuksessa. Kiinteässä putkilevynvaihtimessa vaipan{1}}sivukanavat ovat täysin suljettuja; nippuun ei ole suoraa visuaalista pääsyä ilman kuoren poistamista tai leikkaamista auki. Käyttäjät tarkkailevat usein putken-puolen puhtautta tarkastamalla putken sisäosat tai mittaamalla putken-puolen painehäviön. Jos putken -puoli pysyy puhtaana (pieni painehäviö ja kirkas poistovesi), oletetaan, että koko vaihdin on puhdas-vaarallinen virhe.
Lisäksi kuoren{0}}puolen paineen alenemista voidaan seurata vain ajoittain tai sitä ei voida trendata suhteessa lähtötasoon. Asteittainen nousu kuukausien aikana saattaa jäädä huomaamatta, kunnes pumppu saavuttaa maksimikorkeuden tai virtausnopeus laskee alle prosessin vaatimukset.
Painemittari totuudenmukaisena tarinankertojana
Painemittari on totuudenmukainen tarinankertoja, jos sen sanomaa otetaan huomioon. Ensimmäinen vaihe kuoren{1}}puolen likaantumisongelman diagnosoinnissa on perustan määrittäminenpuhdas painehäviötunnetulla virtausnopeudella. Tämä lähtötaso tulee kirjata välittömästi uuden asennuksen tai perusteellisen puhdistuksen jälkeen. Sitten säännöllisiä lukemia (päivittäin, viikoittain tai kuukausittain) samalla virtausnopeudella verrataan perusviivaan.
Puhdas PTFE-putkinippu, jossa ei ole kuoren{0}}sivujäämiä, tuottaa ennustettavan painehäviön, joka pysyy vakaana kuukausia. Asteittainen, monotoninen lisäys-esimerkiksi 5 % kuukaudessa-osoittaa voimakkaasti asteittaista kuori-kertymistä. Sitä vastoin putken-puoleinen likaantuminen ilmenisi lisääntyneenä putken-puolen paineen laskuna ja pienentyneenä lämmönsiirrona, ei kuoren-puolen nousuna.
Jos kuoren{0}puoleinen neste on vettä, jolla on potentiaalista biologista aktiivisuutta, kasvu voi seurata vuodenaikojen mukaista (nopeammin kesällä). Polymerointia varten nousu kiihtyy usein, kun kerrostumat tarjoavat enemmän pinta-alaa jatkoreaktiota varten.
Ratkaisut: Kemiallinen puhdistus ja nippujen poisto
Kun kuoren -puoleinen likaantuminen on vahvistettu, puhdistuksen on kohdistettava ulkopinnat. Lähestymistapa riippuu vaihtimen suunnittelusta ja talletuksen luonteesta.
Kemiallinen puhdistus ({0}}paikalla)
Monissa likaantumistyypeissä kemiallinen puhdistus voidaan suorittaa ilman putkinipun poistamista. Puhdistusliuosta kierrätetään kuoren puolen läpi (putken puoli eristetty tai huuhdeltu erikseen). Kemikaalin valinta riippuu talletuksesta:
Sedimentti ja asteikko:Happamat liuokset (esim. laimea HCl, sitruunahappo tai sulfamiinihappo) liuottavat kalsiumkarbonaattia, rautaoksidia ja useimmat kivennäissuomut. Vaipan puoli on tuuletettava reaktion syntyneen kaasun vapauttamiseksi.
Polymerointi ja orgaaninen likaantuminen:Emäksiset puhdistusaineet (esim. natriumhydroksidi pinta-aktiivisten aineiden kanssa) tai liuottimet (esim. tolueeni, metyylietyyliketoni tai erikoisvalmisteiset rasvanpoistoaineet) hajottavat orgaanisia polymeerejä ja hartseja. Puhdistusaineen yhteensopivuus PTFE:n (erinomainen) ja kuorimateriaalin (esim. hiiliteräksen tai ruostumattoman teräksen) kanssa on varmistettava.
Biofouling:Natriumhypokloriitti (valkaisuaine), vetyperoksidi tai biosidivalmisteet (esim. kvaternaariset ammoniumyhdisteet) tappavat ja hajottavat biofilmiä. Biosidin kierrätyksen jälkeen huuhtelu puhtaalla vedellä poistaa roskat.
Chemical cleaning effectiveness depends on achieving turbulent flow velocity (>1 m/s) kuoren puolella löystyneiden kerrostumien hankaamiseksi. Puhdistusliuoksen kuumentaminen (jos vaihdin kestää sen) nopeuttaa reaktionopeutta. Puhdistuksen jälkeen painehäviön pitäisi palata lähelle alkuperäistä perusarvoa.
Kimppujen poisto mekaanista puhdistusta varten
Jos kemiallinen puhdistus on riittämätön-esimerkiksi, kun kerrostumat ovat voimakkaasti hiiltyneet, kovat-sintratut tai sisältävät suuria hiukkasia, jotka eivät liukene, -vaaditaan mekaaninen puhdistus. Tämä on mahdollista vain vaihdinmalleissa, joissa putkinippu voidaan poistaa kuoresta:
Kelluvat päänvaihtimet(esim. AES-, BES- tai AEP-tyypit) mahdollistavat nipun vetämisen vaakasuoraan kelluvan pään suojuksen poistamisen jälkeen.
U-putkivaihtimet(CFU-tyyppi) mahdollistavat myös nippujen poistamisen.
Kiinteät putkilevynvaihtimet(esim. BEM- tai AEM-tyypit) eiväteisalli nipun poistaminen; nippu on hitsattu pysyvästi kuoreen. Näille kemiallinen puhdistus on ainoa vaihtoehto tai vesipuhallus porattujen kulkuaukkojen kautta, jos mahdollista.
Kun nippu on poistettu, se voidaan puhdistaa korkeapaineisilla vesisuihkuilla (yleensä 500–1500 bar), höyrypuhdistuksella tai manuaalisella kaapimalla (tosin kaapiminen saattaa vahingoittaa PTFE-putkien pintoja). Puhdistuksen jälkeen nippu tarkastetaan ennen uudelleenasennusta putken kulumisen tai vaurioiden varalta.
Ennaltaehkäisystrategiat
Jotta estetään kuoren{0}}puoleisen painehäviön lisääntymisen toistumisen, suositellaan kolmea toimenpidettä:
Suodata kuoren{0}}sivuneste:Asenna siivilä tai patruunasuodatin vaipan{0}}puoleiseen tuloaukkoon yli 100–200 μm:n hiukkasten poistamiseksi. Hienojakoisille kiintoaineille voidaan käyttää vastahuuhtelusuodatinta tai syklonierotinta.
Hallitse biologista kasvua:Jos kuoren{0}puolen neste on vettä, biosidin ruiskutusjärjestelmä (jatkuva tai ajoittainen) estää biokalvon muodostumisen. Ultraviolettikäsittely (UV) on toinen ei--kemiallinen vaihtoehto.
Säilytä kuoren{0}sivunopeus kriittisen likaantumisnopeuden yläpuolella:Sedimentaatiossa ja biologisessa likaantumisessa minimaalinen poikkivirtausnopeus 0,5–1,0 m/s (riippuen hiukkaskoosta) auttaa pitämään kiintoaineet suspendoituneena ja estää kiinnittymisen. Liian suuri nopeus voi kuitenkin aiheuttaa putken tärinää ja värähtelyä-erillisen suunnittelun-eron.
Polymerointiongelmiin lopullinen ratkaisu voi olla kuoren -puolen käyttölämpötilan alentaminen (jos prosessi sallii) tai polymeroitumisen estäjän lisääminen nesteeseen.
Valvonta ylläpitotyökaluna
Perustason painehäviön lukema puhtaana on vertailun kannalta välttämätön. Ilman sitä asteittaista nousua ei voi erottaa normaalista toiminnasta. On suositeltavaa, että käyttöönoton yhteydessä tai jokaisen puhdistuksen jälkeen kuoren -puolen painehäviö suunnittelun virtausnopeudella kirjataan ja säilytetään huoltotiedostossa. Sitten yksinkertainen kuukausittainen tarkistus (esim. käyttämällä olemassa olevia painemittareita tai paine-erolähetintä) antaa ennakkovaroituksen.
Nousu 20–30 % perustason yläpuolelle on selvä merkki siitä, että puhdistus tulisi ajoittaa seuraavan suunnitellun seisokkiajan aikana. Odottaessa, kunnes painehäviö kaksinkertaistuu tai kolminkertaistuu, vaarana on pumpun kavitaatio, virtauksen nälkä ja mahdollinen putkinipun vaurioituminen liian korkeista virtausnopeuksista jäljellä olevissa avoimissa rakoissa.
Johtopäätös
Kuoren-puoleinen likaantuminen on yleinen syy PTFE-lämmönvaihtimien painehäviöihin, vaikka itse putket pysyvät täysin puhtaina. Partikkeleita, polymeroituneita jäännöksiä tai biologista limaa kerääntyy putkien ulkopuolelle ja ohjauslevyihin, mikä kaventaa virtauskanavia ja lisää nopeutta-ja siten painehäviötä-neliön lain mukaan. Kun tätä suuntausta seurataan suhteessa lähtötilanteeseen, puhdistus voidaan ajoittaa ennen kuin siitä tulee kriittistä. Kemiallinen puhdistus (hapoilla, liuottimilla tai biosideilla) ratkaisee useimmat kerrostumat paikan päällä, kun taas pinttyneitä likaantumista voi vaatia nippujen poistaminen kelluvassa-päässä tai U-putkessa. Lämmönvaihtimen molempien puolten on oltava puhtaita toimiakseen hyvin; kuoren puoli, joka usein poissa näkyvistä, ansaitsee saman huomion kuin putken puoli. Tunnistamalla oireen nousevasta kuoren{10}sivupaineen laskusta puhtaista putkista huolimatta, insinöörit voivat välttää väärin suunnatut putkenpuhdistustoimet ja puuttua todelliseen perimmäiseen syyyn tehokkaasti.
