Epämuodostuneen putken löytö
Rutiinivuositarkastuksessa huoltohenkilöstö poistaa PTFE-lämmönvaihtimen 150-asteisesta tiivistetystä happokylvystä. Useissa putkissa tukilevyjen välissä näkyy näkyvää painumaa. Yhdessä putkessa on taittunut tukipuristimen lähelle. Kela kuumenee edelleen, mutta muodonmuutos on progressiivinen-joka vuosi painuma kasvaa.
PTFE korotetussa lämpötilassa ei ole jäykkä materiaali. Se pehmenee, hiipii jatkuvassa kuormituksessa ja laajenee merkittävästi. Ilman asianmukaista tukiväliä itse-painon, lämpölaajenemisen ja höyrynpaineen yhdistelmä aiheuttaa pysyviä muodonmuutoksia. Vuotuiset putket menettävät suunnitellun etäisyyden, mikä aiheuttaa virtausrajoituksia ja mahdollisia kosketuskohtia, joissa tärinä voi aiheuttaa naarmuja.
Virumismekanismi korotetussa lämpötilassa
Viruminen on ajasta{0}}riippuva muodonmuutos jatkuvassa kuormituksessa. PTFE:lle yli 100 asteen lämpötiloissa viruminen on mitattavissa jännityksissä, jotka ovat selvästi alle lyhyen -ajan myötörajan. Vaakasuora PTFE-putki, joka on tuettu vain päistään, kokee taivutusjännityksen omasta painostaan. Kuukausien aikana 140 asteessa tämä stressi aiheuttaa asteittaista notkoa.
Virumisnopeus kasvaa eksponentiaalisesti lämpötilan myötä. 80 asteen kulmassa viruminen on merkityksetöntä oikein tuetuille putkille. 120 asteen kulmassa virumisesta tulee suunnittelunäkökohta. Yli 150 asteen kulmassa viruminen hallitsee mekaanista rakennetta-tukivälin on oltava riittävän lähellä, jotta taivutusjännitys voidaan rajoittaa tasolle, joka tuottaa hyväksyttävän virumisen koko suunnittelun käyttöiän ajan.
Lämpölaajeneminen pahentaa ongelmaa. PTFE laajenee noin 0,12 mm metriä kohden Celsius-astetta kohti, mikä on noin kymmenen kertaa enemmän kuin teräs. 2-metrinen putki, joka on lämmitetty 25 astetta 140 asteeseen, kasvaa lähes 28 mm. Jos tuet rajoittavat tätä laajennusta, tapahtuu puristavaa lommahdusta. Putki taipuu sivusuunnassa tukien välissä aiheuttaen pysyvää sivusuuntaista muodonmuutosta.
Taulukko 1: Suositeltu PTFE-putkituen etäisyys vs. lämpötila (10 mm OD × 1 mm seinä, vaakasuora suunta)
| Käyttölämpötila ( aste ) | Suurin tukiväli - Still-neste (mm) | Suurin tukiväli - sekoitettu kylpy (mm) | Ensisijainen huolenaihe |
|---|---|---|---|
| 60 | 600 | 500 | Lämpölaajenemisen hallinta |
| 80 | 500 | 400 | Vaatimaton ryömintä, laajennus |
| 100 | 400 | 300 | Hiipumisesta on tulossa merkittävää |
| 120 | 300 | 250 | Creep hallitsee muotoilua |
| 140 | 250 | 200 | Vyörymisen ja nurjahduksen riski |
| 160 | 200 | 150 | Suurin varovaisuus vaaditaan |
Välit on laskettu rajoittamaan keski-jännevälin taipuminen alle 3 mm:iin ja taivutusjännitys alle 0,5 MPa lämpötilassa. Sekoitettavat kylvyt vaativat tiiviimmän välin liuoksen liikkeen aiheuttaman hydrodynaamisen kuormituksen vuoksi.
Tuki suunnittelun periaatteita
PTFE-putkien tukilevyjen on sallittava aksiaalinen liike samalla, kun ne estävät sivuttaissiirtymisen. Kiinteästä PTFE:stä tai PVDF:stä valmistetut uraohjaimet sopivat tähän tarkoitukseen. Putki liukuu vapaasti raon läpi lämpölaajenemisen ja supistumisen aikana, mutta raon seinämät estävät painumisen tai sivusuunnassa taipumisen.
Raon tulee olla hieman ylimitoitettu-0,5–1,0 mm suurempi kuin putken ulkohalkaisija – jotta estetään tarttuminen ja samalla säilytetään sivuttainen tuki. Tiukat raot rajoittavat lämpöliikettä ja muuttavat tuen rajoittimeksi, joka aiheuttaa nurjahduksen. Liian löysät raot sallivat putken värähdyksen sekoittaen, mikä aiheuttaa tuen kosketuspisteen väsymistä.
Päätykiinnitykset vaativat erityistä huolellisuutta. Putken-ja-liitos on tyypillisesti puristusliitin. Putken on voitava laajentua vapaasti kokoojan ja ensimmäisen tuen välillä. Etäisyyden otsikosta ensimmäiseen tukeen tulee olla puolet normaalista tukietäisyydestä taivutusjännityksen rajoittamiseksi laajenemisen aikana.
Pystysuuntaa koskevia huomioita
Pystyputket kokevat virumisen eri tavalla kuin vaakasuuntaiset putket. Oma-paino tuottaa vetojännitystä taivutusjännityksen sijaan. Vetoviruminen aiheuttaa pikemminkin venymistä ja seinämien ohenemista kuin painumista. Pystyputkien tukiväli vastaa nurjahduskestävyyttä ja tärinän hallintaa omapainon{4}}poikkeuttamisen sijaan.
Jakoputkien väliset pystysuorat PTFE-putket tulee tukea sivusuunnassa väliajoin, jotka eivät ylitä vaakasuuntaisten putkien etäisyyttä samassa lämpötilassa. Tuet estävät Eulerin lommahduksen puristavien lämpökuormien vaikutuksesta ja rajoittavat nestevirtauksen aiheuttamaa tärinän amplitudia.
Yhteenveto
PTFE-lämmönvaihdinputken muodonmuutos korkeissa lämpötiloissa johtuu omapainon alivirumisesta- ja lommahduksesta, joka johtuu rajoitetusta lämpölaajenemisesta. Oikea tukiväli rajoittaa taivutusjännityksen tasolle, joka tuottaa hyväksyttävän virumisen laitteen käyttöiän aikana.
Tukietäisyys pienenee käyttölämpötilan noustessa 600 mm:stä 60 asteessa 200 mm:iin 160 asteessa 10 mm:n ulkohalkaisijaltaan putkille. Uritetut ohjaustuet mahdollistavat vapaan aksiaalisen lämpöliikkeen ja estävät sivuttaissiirtymän. Otsikon--ensimmäinen-tukietäisyys vaatii puolitettua välit laajenemisjännityksen hallitsemiseksi.
Tekninen analyysi PTFE-putkien tukivälille tietyissä käyttöolosuhteissa on saatavilla, kun putken halkaisija, seinämän paksuus, suunta, käyttölämpötila, nesteen sekoitusintensiteetti ja suunnittelun käyttöikävaatimukset on toimitettu.
