Outdoor Exposure Challenge
Hydrometallurgiset laitokset asentavat lämmönvaihtimia ulos. Kuparin liuotinuutto-, nikkelilateriitin liuotus- ja kullan CIP-piirit toimivat avoimissa-sivusuojissa tai täysin alttiina auringolle, sateelle ja lämpötilan vaihteluille. Lämmönvaihdinpäät-jakotukit, jotka yhdistävät putkinippuja prosessiputkiin- kohtaavat ankarimmissa olosuhteissa.
Auringonvalo tuottaa ultraviolettisäteilyä, joka hajottaa polymeerejä. Päivittäiset lämpötilajaksot lähes -jäämmistä öistä 40 asteen iltapäiviin aiheuttavat lämpölaajenemisrasituksia. Tuulen-vettämä sade ja pöly syövyttävät pintoja. Huoltotoimet altistavat laitteet työkalujen ja liikkuvien laitteiden aiheuttamille vahingossa tapahtuville iskuille.
Pään rakenteen on suojattava putken{0}}ja-liitokset ja säilytettävä nämä olosuhteet vuosikymmeniä. Kilpailee kolme suunnittelutapaa: kaikki-PTFE-päät, PVDF-päät ja metalli-panssaroidut PTFE-päät. Jokainen käsittelee ulkoilmaa eri tavalla.
Pään suunnitteluvaihtoehdot
Kaikki-PTFE-päät käyttävät samaa fluoripolymeeriä kuin letku. Kemiallinen yhteensopivuus on identtinen. Koko kostutettu pinta kestää prosessihappoja. Mutta PTFE:llä on alhainen mekaaninen jäykkyys. Suuret tukemattomat päärakenteet voivat hiipiä tai vääntyä jatkuvassa kuormituksessa. Ruuvatut laippaliitokset vaativat huolellista vääntömomentin hallintaa vuotojen estämiseksi PTFE:n kylmän{6}}virrauksen aikana.
PVDF-päät tarjoavat suuremman jäykkyyden ja lujuuden kuin PTFE. Materiaali koneistuu helposti monimutkaisiin otsikkomuotoihin. Kemiallinen kestävyys on hyvä, mutta ei universaali-PVDF:ää hyökkäävät voimakkaat emäkset, tietyt liuottimet ja savuavat hapot yli 120 astetta. Hydrometallurgisiin sovelluksiin, joissa käytetään rikkihappoa kohtuullisissa lämpötiloissa, PVDF tarjoaa riittävän kemiallisen kestävyyden ja erinomaiset mekaaniset ominaisuudet.
Metalliset -panssaroidut päät koteloivat PTFE-vuorauksen teräs- tai FRP-rakennekuoren sisään. Vuoraus tarjoaa kemiallisen kestävyyden. Kuori tarjoaa mekaanista lujuutta. Tämä hybridimuotoilu yhdistää molempien materiaalien parhaat puolet. Rangaistus on korkeampi hinta ja monimutkaisempi valmistus.
Taulukko 1: Pään suunnittelun vertailu ulkokäyttöisille PTFE-lämmönvaihdinasennuksille
| Pään suunnittelu | UV-kestävyys | Lämpöpyöräilyn toleranssi | Iskunkestävyys | Kemiallinen yhteensopivuus | Suhteellinen hinta |
|---|---|---|---|---|---|
| Kaikki-PTFE | Erinomainen (ei hajoamista) | Hyvä (joustava, vähärasitus) | Huono (helposti vaurioitunut) | Universaali | Kohtalainen |
| PVDF | Hyvä (vaatii UV-stabilisaattoreita) | Kohtalainen (jäykempi, korkeampi lämpöjännitys) | Hyvä | Rajoitettu (vältä voimakkaita emäksisiä aineita, liuottimia) | Matala-Keskitaso |
| Panssaroitu metalli- (teräs/PTFE) | Erinomainen (metallisuoja UV-säteilyltä) | Erinomainen (teräs hallitsee stressiä) | Erinomainen | Universal (PTFE-vuori) | Korkea |
| metalli{0}}panssaroitu (FRP/PTFE) | Erinomainen (FRP-suoja UV-säteilyltä) | Hyvä (FRP lämpölaajeneminen vastaa paremmin PTFE:tä) | Hyvä | Universal (PTFE-vuori) | Korkea |
UV-hajoamismekanismi
Suojaamattomat polymeerit hajoavat auringon UV-säteilyn vaikutuksesta valo{0}}hapetuksen seurauksena. Polymeeriketjut katkeavat aiheuttaen haurastumista, värimuutoksia ja mahdollisia halkeamia. PTFE on ainutlaatuisen kestävä. Hiili-fluorisidos on vahvempi kuin UV-fotonienergia maanpäällisen auringon spektrissä. PTFE ei vaadi UV-stabilisaattoreita eikä hajoa vuosikymmeniä kestäneen täydellisen -auringon altistumisen jälkeen.
PVDF absorboi jonkin verran UV-säteilyä ja vaatii nokimustaa tai muita stabilointilisäaineita. Oikein stabiloitu PVDF kestää vuosia ulkona, mutta pinnassa esiintyy liituutumista ja asteittaista omaisuuden menetystä. Stabiloimaton PVDF voi haurastua kuukausissa.
Metalliset-panssaroidut päät eliminoivat UV-altistuksen kokonaan sisäiseltä polymeerivuorelta. Teräs- tai FRP-kuori imee kaiken UV-säteilyn. Vuoraus näkee vain prosessinestettä.
Lämpöpyöräily ja mekaaninen isku
Ulkoasennukset kokevat päivittäisen lämpöpyöräilyn. PTFE:llä on korkea lämpölaajenemiskerroin-noin 10 kertaa teräksen lämpölaajenemiskerroin. Kaikki-PTFE-päät laajenevat ja supistuvat merkittävästi. PTFE:n joustavuus mahdollistaa tämän liikkeen, jos putkiliitännät sisältävät laajennusominaisuuksia. Jäykästi asennetut kaikki-PTFE-päät aiheuttavat jännitystä liitoksissa.
PVDF:llä on pienempi laajenemiskerroin, lähempänä terästä. Lämpöjännitykset ovat pienemmät. Pulttiliitokset säilyttävät vääntömomentin paremmin lämpötilasyklien aikana.
Metalliset{0}}panssaroidut päät käyttävät teräskuorta lämpölaajenemisen hallintaan. PTFE-vuoraus kelluu sisällä, eristettynä rakenteellisista kuormituksista. Laippaliitokset ovat terästä---teräkseen, mikä eliminoi polymeerin virumisen.
Iskunkestävyys on tärkeää huollon aikana. Pudonnut jakoavain voi rikkoa kokonaan-PTFE-pään. PVDF kestää paremmin iskuja. Metalliset -panssaroidut päät ovat periaatteessa tuhoutumattomia normaalissa teollisessa käsittelyssä.
Yhteenveto
PTFE-lämmönvaihdinpäärakenne ulkokäyttöön hydrometallurgiseen huoltoon tasapainottaa UV-kestävyyden, lämpösyklin sietokyvyn ja mekaanisen kestävyyden. Kaikki-PTFE-päät tarjoavat yleisen kemiallisen yhteensopivuuden ja erinomaisen UV-kestävyyden, mutta rajoitetun mekaanisen kestävyyden. PVDF tarjoaa paremman jäykkyyden ja iskunkestävyyden sekä riittävän kemiallisen yhteensopivuuden useimpiin rikkihappoon{3}} perustuviin prosesseihin. Metalliset-panssaroidut mallit tarjoavat maksimaalisen kestävyyden korkeammalla hinnalla.
Pysyviin ulkoasennuksiin, joilla on korkeat luotettavuusvaatimukset, suositellaan metallista -panssaroidut tai kaikki-PTFE-päät. PVDF sopii vähemmän kriittisiin sovelluksiin, joissa on kohtalainen kemikaalialtistus.
Tekniset suositukset PTFE-lämmönvaihdinpään suunnittelun valinnasta ovat saatavilla prosessikemian, ympäristön lämpötila-alueen, auringolle altistumisen, mekaanisten vaarojen arvioinnin ja putkiliitäntöjen tekniset tiedot.
