Ohitusvuoto ei ole vuoto ulkoiseen ympäristöön, vaan sisäinen pikakuvakkeen-kuoren-puoleinen neste, joka virtaa putkikimpun ympärillä sen sijaan. Tämä sisäinen ohitus hukkaa lämmönsiirtopinta-alaa ja heikentää vaihtimen tehokkuutta, mutta se pysyy kuitenkin näkymättömänä ulkopuolelta. Ymmärtää polut ja syytohitusvuoto PTFE-lämmönvaihdinongelmat ovat välttämättömiä suorituskyvyn heikkenemisen diagnosoinnissa ja tehokkaiden korjausten suunnittelussa. Tässä oppaassa kuvataan yleiset vuotoreitit, niiden syyt ja korjaustoimenpiteet, jotka palauttavat lämpösuorituskyvyn.
Mikä on ohitusvuoto ja miksi sillä on väliä?
Vaippa{0}}ja-putkilämmönvaihtimessa vaipan-puoleinen neste on tarkoitettu virtaamaan putkinipun poikki ohjauslevyjen ohjaamana. Ohitusvuoto tapahtuu, kun osa kyseisestä nesteestä välttää kosketuksen putkiin käyttämällä lyhyempää-vastusta. Neste poistuu vaihtimesta ilman, että lämpötila muuttuu vain vähän tai ei ollenkaan, mikä vähentää yleistä lämmönsiirtonopeutta.
PTFE-lämmönvaihtimissa, joiden lämmönjohtavuus on jo alhaisempi kuin metalliyksiköissä, ohitusvuoto on erityisen haitallista. 20 % ohitusvirtaus voi pienentää tehollista lämmönsiirtokerrointa 25–35 %, koska ohitettu neste ei osallistu lämmönvaihtoon. Ongelma on sisäinen, eikä sitä voida havaita ulkoisella silmämääräisellä tarkastuksella tai painetestauksella-ainoastaan lämpötehovalvonnan tai sisäisen tutkimuksen avulla.
Ensisijaiset ohitusvuotoreitit PTFE-lämmönvaihtimissa
Kolme erillistä reittiä sallivat kuoren{0}}puolen nesteen ohittaa putkinipun.
1. Kimppu-kuorien-välitys (rengasmainen ohitus)
Uloimpien putkien ja vaipan sisäseinän välissä on aina rako. Tämä rengasmainen tila on välttämätön, jotta putkinippu voidaan asettaa sisään ja poistaa. Hyvin -suunnitellussa vaihtimessa tähän rakoon asennetaan tiivistenauhat (kutsutaan myös ohitustiivisteiksi) tai tyhjät putket estämään virtaus. Tiivistysnauhat ovat tyypillisesti litteitä metallitankoja tai PTFE{4}}täytteisiä nauhoja, jotka on kiinnitetty ohjauslevyihin ja jotka ulottuvat ulospäin koskettaakseen vaipan seinämää.
Kun tiivistenauhat puuttuvat, ovat kuluneet tai rikki, kuoren{0}}puoleinen neste virtaa vapaasti rengasmaisen raon läpi ylittämättä putkikimppua. Tämä on merkittävin ohitusreitti.
2. Väli---kuoreen
Ohjauslevyt eivät istu täydellisesti kuoren sisään. Pieni välys (tyypillisesti 1–3 mm) mahdollistaa asennuksen ja lämpölaajenemisen. Nestettä voi vuotaa jokaisen ohjauslevyn reunojen ympäriltä, erityisesti ylä- ja alareunasta, jossa ohjauslevyn leikkaus sijaitsee. Uusissa vaihtimissa tämä vuoto on vähäistä (2–5 % kokonaisvirtauksesta). Jos välilevyt kuitenkin vaurioituvat-taivutuvat, syöpyvät tai kuluvat-, välys kasvaa ja ohitusvirtaus kasvaa merkittävästi.
PTFE-lämmönvaihtimen ohjauslevyt voivat vaurioitua vesivasarasta (höyryvasara), kuoren -sivunesteessä kulkeutuvista vieraista esineistä tai metallisten ohjauslevyosien korroosiosta (PTFE-putket eivät itse syövy, mutta metalliset välilevyt ja tukilevyt voivat).
3. Putken-välitys-välilevylle
Jokainen PTFE-putki kulkee kussakin välilevyssä olevan reiän läpi. Tarvitaan 0,2–0,5 mm:n välys, jotta taipuisa PTFE-putki pääsee liikkumaan ja estämään takertuminen lämpölaajenemisen aikana. Neste voi vuotaa näiden pienten rengasmaisten rakojen läpi. Useimmissa malleissa putken-johtimen-vuoto on suhteellisen pieni tekijä (tyypillisesti<5% of total bypass) because the pressure drop across each baffle drives flow through the many tube holes, but the cumulative effect can be noticeable in exchangers with many baffles and low-viscosity fluids.
PTFE-lämmönvaihtimien ohitusvuodon syyt
Sisäinen tarkastus paljastaa usein yhden tai useamman seuraavista ehdoista:
Tiivistysnauhat puuttuvat tai ovat kuluneet
Tiivistenauhat kiinnitetään ohjauslevyihin ruuveilla, pidikkeillä tai hitsaamalla. Ajan myötä ruuvit voivat löystyä, pidikkeet voivat katketa tai itse nauhat voivat syöpyä tai kulua. Joissakin kentällä{2}}korjatuissa nipuissa tiivisteliuskoja ei ehkä ole asennettu uudelleen letkun jälkeen. Yleinen havainto on, että tiivisteliuskoja on vain muutamassa ohjauslevyssä tai ne puuttuvat kokonaan.
Vaurioituneet välilevyt
Ohjauslevyt voivat vaurioitua seuraavista syistä:
Höyryvasara– Toistuvat iskuaallot voivat taivuttaa tai murtaa metallilevyjä, erityisesti putken reikien lähellä.
Korroosio– Teräslevyt syövyttävässä käytössä (jopa PTFE-putkilla) voivat ohentua ja menettää muotonsa.
Mekaaninen vaikutus– Nipun asettamisen tai poistamisen aikana ohjauslevyt voivat taipua, jos niitä ei ole kohdistettu oikein.
Taivutettu välilevy ei enää istu tiukasti kuorta vasten, mikä luo suuren välyksen. Säröillä olevasta välilevystä saattaa puuttua virtauksen mahdollistavia osia.
Ylisuuri kuoren välys alkuperäisestä suunnittelusta
Joissakin edullisissa-PTFE-lämmönvaihtimissa on liian suuria nippu----välyyksiä valmistuksen yksinkertaistamiseksi. Välys voi olla 10 mm tai enemmän, ja tiivistenauhat joko jätetään pois tai ne ovat alimitoitettuja. Tällaisissa tapauksissa ohitusvuoto on ominaista suunnittelulle, eikä sitä voida täysin korjata ilman suuria muutoksia.
Ohitusvuodon diagnosointi ilman vaihtimen avaamista
Ohitusvuotoa epäillään, kun:
Mitattu lämmönsiirtonopeus (laskettuna tulo-/poistolämpötiloista ja virtausnopeuksista) on huomattavasti pienempi kuin mitoitusarvo, vaikka putket ovat puhtaita ja ulkoisia vuotoja ei ole.
Kuoren{0}puolen painehäviö on pienempi kuin aiemmat arvot samalla virtausnopeudella. Pienempi painehäviö osoittaa, että neste kulkee pienempää-resistanssipolkua (ohitus).
Kuoren{0}}puolen nesteen (ΔT) lämpötilan muutos on odotettua pienempi, kun taas putken-puolen ulostulon lämpötila on myös tavoitteen ulkopuolella.
On tärkeää sulkea ensin pois muut heikon suorituskyvyn syyt: likaantuminen, ei--kondensoituneet aineet tai alentuneet virtausnopeudet. Jos ne poistetaan, ohitusvuoto on todennäköinen syyllinen.
Korjaustoimenpiteet ohitusvuodon varalta
Asianmukainen korjaus riippuu putkinipun vakavuudesta ja saavutettavuudesta.
1. Tiivistysliuskojen vaihto (yleisin korjaus)
Vaihtimissa, joissa on irrotettavat putkiniput, tiivistenauhat voidaan asentaa tai vaihtaa suunnitellun seisokin aikana. Toimenpide:
Kuoren kansi poistetaan ja putkinippu vedetään pois.
Ohjauslevyt tarkastetaan. Olemassa olevat tiivistenauhan urat puhdistetaan roskista ja korroosiosta.
Uudet tiivistysnauhat (yleensä PTFE{0}}kyllästetty kangas, metallijousinauhat tai kiinteät PTFE-tangot) leikataan sopivaan pituuteen ja työnnetään kunkin välilevyn uriin. Nauhojen tulee ulottua ulospäin koskettaakseen kuoren sisäseinää lievällä häiriösovituksella (0,2–0,5 mm puristus).
Liuskat kiinnitetään ruuveilla tai naulaamalla välilevyn reunat (metalliliuskoja varten). Joissakin malleissa nauhat pysyvät kiinni kuoren paineella ohjauslevyä vasten.
Kimppu asennetaan uudelleen ja vaihdin testataan.
Tämä korjaus palauttaa tyypillisesti 90–100 % menetetyn suorituskyvyn, jos itse ohjauslevyt ovat vahingoittumattomia.
2. Ohjauslevyn korjaus tai vaihto
Jos ohjauslevyt ovat vääntyneet, halkeilevat tai syöpyneet, tiivistenauhat eivät yksin korjaa ohitusta. Vaurioituneet välilevyt on korjattava tai vaihdettava. PTFE-lämmönvaihtimissa ohjauslevyt ovat yleensä metallia (ruostumaton teräs tai hiiliteräs) ja ne voivat olla:
suoristettu– Pienet mutkat voidaan puristaa tasaiseksi hydraulipuristimella.
Hitsattu– Halkeamat hitsataan ja hiotaan sileiksi. Varo vääntymästä välilevyä.
Vaihdettu– Pahoin vaurioituneet ohjauslevyt leikataan nipusta ja uudet välilevyt kierretään PTFE-putkiin. Tämä on työvaltainen-operaatio, joka suoritetaan usein täydellisen uudelleenletkun aikana.
Ohjauslevyn korjauksen jälkeen asennetaan uudet tiivistenauhat.
3. Shell-Sivuvirtauksen säätö (väliaikainen lievennys)
Tilanteissa, joissa välitön purkaminen ei ole mahdollista, käyttösäädöt voivat osittain kompensoida ohitusvuotoja. Kuoren-puolen virtausnopeuden lisääminen lisää nopeutta sekä putkikimpun että ohitusrakojen läpi. Koska painehäviö kasvaa nopeuden neliön myötä, suurempi virtausnopeus voi parantaa putkien yli kulkevan nesteen osuutta. Tämä ei kuitenkaan korjaa perimmäistä syytä ja lisää pumppausenergiaa. Sitä pidetään vain väliaikaisena toimenpiteenä.
4. Suunnittele uudelleen vakavia tyhjennysongelmia varten
Vaihtimissa, joissa on luonnostaan ylimitoitettu vaippavälys (huono alkuperäinen malli), voidaan yrittää asentaa jälkikäteen paksummat tiivistenauhat tai asentaa tyhjiä putkia rengasmaiseen tilaan. Valeputket ovat lyhyitä PTFE-putkia, jotka asetetaan uloimpiin putken reikiin, mutta jotka on tiivistetty putkilevyn päistä niin, että neste ei virtaa niiden läpi. Ne vievät tilaa ja estävät ohituksen. Tämä lähestymistapa edellyttää lisäreikien poraamista ohjauslevyihin ja putkilevyihin, ja sen tekee yleensä erikoistunut korjaamo.
Poikki-poikkileikkauskaavion kuvaus (tekstiesitys)
Seuraava kuvaus havainnollistaa ohitusreitit tyypillisessä PTFE-kuoressa{0}}ja-putkilämmönvaihtimessa poikkileikkauksena:
Ulompi ympyrä edustaa kuoren sisäseinää.
Sisällä pyöreä pienten ympyröiden ryhmä edustaa PTFE-putkia.
Uloimpien putken ympyröiden ja vaipan sisäseinän välinen rako on nipun-ja-välys (rengasmainen ohitusreitti). Hyvin -suunnitellussa vaihtimessa tiivistysnauhat (kuvattu pieninä suorakulmioina, jotka on kiinnitetty ohjauslevyyn) työntyvät tähän rakoon, melkein koskettaen vaipan seinämää.
Ohjauslevy on esitetty vaakasuorana viivana, joka ylittää kuoren sisäosan, ja sen ylä- ja alaosassa on leikkaukset (välilevy). Neste, joka virtaa ohjauslevyn reunojen ympärillä-välilevyn läpi--kuoren väliin-, näkyy nuolina, jotka kulkevat ohjauslevyn kärjen ja vaipan seinämän välissä.
Pienet nuolet yksittäisten putkien ja välilevyn välissä tarkoittavat putken -to-vuotoa.
Tiivistyslistat tukkivat rengasmaisen ohituksen. Jos ne puuttuvat, suuret nuolet osoittavat esteetöntä virtausta rengasmaisen raon läpi.
Ohitusputken vuotamisen estäminen
Ohitusvuoto voidaan parhaiten estää suunnittelun ja alkuasennuksen aikana:
Määritä TEMA-luokan R tai B rakenne– Nämä standardit määrittelevät suurimmat välykset ja edellyttävät tiivisteliuskoja tietyn koon ylittäville vaipan halkaisijoille.
Käytä kaksoistiivisteliuskoja– Kaksi riviä tiivisteliuskoja per ohjauslevy takaavat redundanssin.
Tarkasta tiivistenauhat uudelleenletkun aikana– Puuttuvat tai vaurioituneet nauhat korvataan ennen uudelleen kokoamista.
Vältä vesivasaraa– Kuten vastaavissa oppaissa kerrotaan, höyryvasara vaurioittaa välilevyjä ja löysää tiivistenauhan kiinnityksiä.
Säännölliseen sisäiseen tarkastukseen (3–5 vuoden välein) tulee sisältyä tiivistysliuskojen tiiviys ja ohjauslevyjen kunto. Jos ohitusvuotoa epäillään aikaisemmin, painehäviötestiä tunnetulla virtausnopeudella voidaan verrata perustietoihin.
Johtopäätös
Ohitusvuoto on suunnittelu- ja huoltoongelma, joka heikentää PTFE-lämmönvaihtimen suorituskykyä äänettömästi. Ensisijaiset reitit ovat nippu-kuoren välys-(rengasmainen ohitus) ja välilevy-kuori-. Puuttuvat tai kuluneet tiivistenauhat ja vaurioituneet välilevyt ovat yleisimpiä syitä. Sisäinen tarkastus paljastaa usein nämä ongelmat. Korjaaviin toimenpiteisiin kuuluvat tiivistysliuskojen vaihtaminen, vaurioituneiden välilevyjen korjaaminen tai vaihtaminen ja tilapäisenä toimenpiteenä kuoren sivuvirtauksen lisääminen. Vakavissa välysongelmissa voidaan tarvita valeputkia tai uudelleensuunnittelua. Aohitusvuoto PTFE-lämmönvaihdinongelma voi vähentää lämmönsiirtoa 10–30 %, mutta useimmat tapaukset ovat täysin korjattavissa suunnitellun seisokin aikana. Oikea valmistus riittävillä tiivisteliuskoilla ja määräajoin sisäinen tarkastus säilyttää lämpötehokkuuden ja pidentää käyttöikää.
