Hammering Sound tankista
Kuumapuhdistussäiliön pystysuoran upotuskäämin lähellä olevat käyttäjät kuulevat rytmistä jysähdystä lämpenemisen aikana-. Ääni muistuttaa vasaraa iskevää metalliputkea,-tästä johtuu termi vesivasara. Melu ei ole pelkästään ärsyttävää. Jokainen vasarapulssi synnyttää painepiikin, joka rasittaa putken seiniä, heikentää hitsaussaumoja ja aiheuttaa lopulta väsymisvaurion suurimman jännityksen kohdissa.
Metallisissa pystykieruissa vesivasara on jatkuva ongelma, joka johtuu höyryn-kondensaattirajapinnan geometriasta. Höyry tulee sisään kelan yläosasta ja virtaa alaspäin. Kondensaattia muodostuu putken seinille, ja sen täytyy virrata vastavirta-höyryä vastaan ja valua alaspäin tulevaa höyryä vastaan. Tietyillä höyrynopeuksilla ja lauhteen kuormituksella kaksivaiheinen virtaus muuttuu epävakaaksi. Höyryvirtaus nostaa kondenssivettä, minkä jälkeen ne painuvat takaisin alaspäin, jolloin syntyy vasarapulssi.
Tämä ilmiö heikentää kierukan lisäksi myös höyrylukkoa, ohjausventtiiliä ja putkiliitäntöjä. Pystysuorien metallikäämien pinnoitusliikkeiden huoltokirjat osoittavat, että höyrylukot vaihdetaan keskimäärin 12-18 kuukauden välein vasaravaurioiden vuoksi.
Vasta{0}}nykyisen virtauksen epävakaus
Pystyputkessa, jossa höyry virtaa alaspäin ja lauhde valuu alaspäin painovoiman vaikutuksesta, nämä kaksi faasia voivat esiintyä stabiilisti rinnakkain, jos höyryn nopeus on kriittisen kynnyksen alapuolella. Lauhde muodostaa rengasmaisen kalvon putken seinämään, höyry virtaa keskiytimen läpi ja molemmat faasit kulkevat samaan suuntaan.
Epävakaus syntyy, kun höyryn nopeus kasvaa-käynnistyksen aikana, suuren-tarpeen aikana tai kun ohjausventtiili avautuu leveästi. Suurella höyryn nopeudella leikkausvoima höyryn-lauhteen rajapinnassa voittaa painovoiman. Lauhdekalvo repeytyy seinästä ja kulkeutuu pisaroina höyryvirtaan. Nämä pisarat sulautuvat etanoihin, jotka muodostavat sillan putken halkaisijan. Höyryn paine etanan takana kiihdyttää sitä. Kun etana osuu mutkaan, venttiiliin tai kiinteään kondenssiveden pylvääseen, se pysähtyy äkillisesti. Kineettinen energia muuttuu painepulssiksi.
Metalliseissa keloissa jäykät putken seinämät välittävät tämän painepulssin tehokkaasti jokaiseen kytkettyyn komponenttiin. Iskuaalto heijastuu edestakaisin järjestelmän läpi. Jokaisessa heijastuspisteessä-kyynärpää, tee, vähennyskappale-rasituspitoisuus on suurin. Nämä ovat juuri niitä paikkoja, joissa väsymishalkeamia lopulta ilmaantuu.
Taulukko 1: Vesivasaran vakavuustekijät pystysuuntaisille lämmönvaihdinmalleille
| Suunnittelutekijä | Metallinen pystysuora kela | Pystysuuntainen PTFE-käämi, jossa on optimoitu tyhjennys |
|---|---|---|
| Putken seinämän jäykkyys | Korkea (200 GPa teräs) | Matala (0,5 GPa PTFE) |
| Paineaallon siirron tehokkuus | >95% | <30% (viscoelastic damping) |
| Kondenssiveden poistoreitti | Steamin -virta (epävakaa) | Erillinen kondenssiveden alaputken jalka |
| Höyry-kondensaatin virtausjärjestelmä | Sekoitettu kaksi{0}}vaihetta | Erotetut vaiheet |
| Alttius etanan muodostumiselle | High at >30 % höyrykapasiteetti | Erittäin matala (tyhjennysreitti estää kerääntymisen) |
| Vasaran huippupaine (bar) | 20-80 (höyrynpaineen yläpuolella) | <5 (damped by tube compliance) |
| Höyryloukun vaurioiden taajuus | 12-18 kuukauden välein | >5 vuotta |
PTFE-suunnitteluratkaisu
PTFE-lämmönvaihtimet vähentävät vesivasaraa kahdella mekanismilla: materiaalin vaimennus ja optimoitu tyhjennysgeometria.
PTFE:n viskoelastinen luonne absorboi paineaaltoenergiaa. Kun painepulssi kulkee PTFE-putken läpi, polymeeriketjut käyvät läpi molekyylin uudelleenjärjestelyn, joka haihduttaa mekaanista energiaa lämpönä. Pulssin amplitudi pienenee eksponentiaalisesti kuljetun matkan myötä. Painepiikki, joka rekisteröi 60 baaria teräsputkessa, rekisteröi 15 baarin PTFE:ssä- ja hajoaa vaarattomille tasoille yhden metrin sisällä etenemisestä.
Tämä vaimennus suojaa PTFE-käämin lisäksi myös liitettyjä metalliosia -höyrylukkoa, säätöventtiiliä, putkia- kaiken mahdollisen vasaran aiheuttamalta voimalta.
Oikein suunnitellun PTFE-pystypatterin tyhjennysgeometria erottaa höyryn ja lauhteen reitit. Höyry tulee sisään yläpään läpi ja virtaa useiden rinnakkaisten putkien läpi. Kondenssivesi valuu alemmasta kokoojasta erityiseen lauhteen paluuhaaraan, joka on eristetty höyryvirrasta. Nämä kaksi vaihetta eivät kulje vastavirtaa-saman putken läpi. Virtauksen epävakaus, joka synnyttää etanoita metallikääreissä, on suunniteltu järjestelmän ulkopuolelle.
Steam Trap Suojaus
Vesivasara on suurin syy ennenaikaiseen höyrylukon vioittumiseen. Uimuria, termostaattielementtiä tai kiekkomekanismia, joka avautuu ja sulkeutuu kondenssiveden poistamiseksi, ei ole suunniteltu kestämään toistuvia painepiikkejä. Jokainen vasaratapahtuma vääristää sisäisiä komponentteja, heikentää tiivistepintoja ja lyhentää loukun käyttöikää.
PTFE-käämi, joka vaimentaa painepulsseja, pidentää höyrylukon käyttöikää merkittävästi. Loukku toimii vakaassa paineympäristössä ja pyörii suunnitellulla taajuudella sen sijaan, että ajoittaiset shokkiaallot iskevät sitä. Loukkujen huoltovälit ulottuvat kuukausista vuosiin.
Yhteenveto
Höyrylauhteen vasara pystysuorissa upotuskäämeissä johtuu kaksi-vaihevirtauksen epävakaudesta, kun höyryn ja lauhteen kulkua lasketaan-. Metalliset kelat välittävät vasaran painepulsseja tehokkaasti aiheuttaen väsymisvaurioita keloihin, loukkuihin ja putkiin. PTFE-lämmönvaihtimet vaimentavat vasaraa viskoelastisella vaimennuksen avulla, joka absorboi paineaaltoenergiaa, ja optimoidun tyhjennysgeometrian, joka erottaa höyryn ja lauhteen reitit.
Vähentynyt vasaran voimakkuus pidentää höyrylukon käyttöikää, vähentää putkiston huoltoa ja eliminoi väsymishalkeilun jännityskeskittymispisteissä. Joustava fluoripolymeerimateriaali muuttaa hydraulisen iskun tuhoavan energian vaarattomaksi molekyyliliikkeeksi.
Tekniset suositukset PTFE-pystykäämin suunnittelulle optimoidun lauhteenpoiston kanssa ovat saatavilla, kun höyrynpaine, vaadittu lämmitysteho, säiliön mitat ja nykyiset vesivasarahavainnot ovat saatavilla.
