Kaip dėl šliaužimo bėgant laikui keičiasi slėgio kritimas PTFE šilumokaityje?

Šilumokaitis, kuris patikimai tiekia tą patį slėgio kritimą daugelį metų, galiausiai gali pradėti rodyti šiek tiek didesnį skirtumą. Vamzdžiai dažnai nėra užsikimšę nešvarumų arba chemiškai užteršti. Vietoj to, pačių PTFE vamzdžių forma laikui bėgant švelniai pasikeitė. Vamzdžio kiaurymė šalia vamzdžio lakšto jungties palaipsniui susitraukia kaip lėtai užsidarantis vožtuvas, nes PTFE yra klampi medžiaga ir šliaužia veikiant ilgalaikiam mechaniniam įtempimui.

Šis nedidelis matmenų pokytis retai būna įspūdingas, tačiau jis gali sukelti pastebimų hidraulinių padarinių per ilgus priežiūros intervalus. PTFE vamzdiniuose šilumokaičiuose, naudojamuose koroziniuose cheminiuose procesuose, šis reiškinys yra nuspėjamas ilgalaikio mechaninio senėjimo, o ne netikėto gedimo veiksnys.

Norint sukurti patikimą šilumokaičio ir siurblio konstrukciją, reikia suprasti ryšį tarp hidraulinės sistemos veikimo ir PTFE šilumokaičio slėgio kritimo pokyčio su laiko šliaužimu.

Suvokti PTFE šliaužimą
Esant nuolatinei apkrovai, PTFE reaguoja skirtingai nei metalai. Medžiaga laikui bėgant palaipsniui deformuojasi, o ne išliks stabilių matmenų esant nuolatiniam įtempimui.

Šis įprotis žinomas kaip šliaužimas.

Kas sukelia šliaužimą?
Šliaužimas atsiranda, kai polimero grandinės palaipsniui persitvarko veikiant ilgalaikiam mechaniniam įtempimui ar įtempimui. Skirtingai nuo elastinės deformacijos, kuri akimirksniu išnyksta pašalinus jėgą, šliaužimas nuolat vystosi per tūkstančius darbo valandų.

PTFE šilumokaičiuose didžiausias nuolatinis gniuždymo įtempis dažnai būna ten, kur vamzdžiai praeina per vamzdžių lakštų mazgą.

Vamzdžiai yra lėtai{0}}suspaudžiami.

Antgaliai, suspaudimo žiedai arba tarpiklių sistemos šiuose taškuose daro pastovų slėgį, kad tarp vamzdžio ir vamzdžio lakšto susidarytų nepralaidi sandariklis. Laikui bėgant, PTFE sienų medžiaga lėtai teka veikiant šiai apkrovai.

Kaip vystosi vamzdžio angos apribojimas
Lokalizuota deformacija vamzdžio lape
Srityje aplink suspaustą jungtį šliaužimo procesas yra labiausiai koncentruotas.

Nedidelė vamzdžio sienelės dalis laipsniškai išsiveržia į srauto srovę, kai PTFE deformuojasi. Tai sumažina efektyvų vidinį vamzdžio skersmenį jungties taške.

Net nedidelis skylės sumažėjimas padidina srauto pasipriešinimą, nors matmenų pokytis dažnai yra minimalus.

Apribojimas veikia panašiai kaip kiekviename vamzdyje nuolat sumontuotas droselio taškas.

Ilgalaikės{0}}hidraulinės pasekmės
Mažėjant vidiniam skersmeniui, vamzdžio-šoninis slėgio kritimas palaipsniui didėja.

Šis padidėjimas paprastai yra:

Lėtas

Nuolatinis

Nuspėjamas

Neatkuriamas

Skirtingai nuo užteršimo dėl nuosėdų ar apnašų, apribojimo negalima pašalinti mechaniškai ar chemiškai, nes jis atsiranda dėl fizinės medžiagos deformacijos.

Reiškinys yra negrįžtamas.

Kodėl poveikis paprastai yra minimalus
Daugumoje gerai{0}}suprojektuotų PTFE šilumokaičių slėgio kritimo padidėjimas išlieka santykinai minimalus.

Įprastas ilgalaikis{0}}padidėjimas gali siekti tik kelis procentus per kelerius veiklos metus. Tačiau kai kuriais atvejais poveikis yra akivaizdesnis:

Ilgi vamzdžių ilgiai

Dideli srauto greičiai

Vamzdžių skersmuo yra mažas

Aukštos darbinės temperatūros

Aukšto{0}}slėgio sistemos

Suspaudimo įtempiai ant sandarių vamzdžių lakštų

Netgi nedidelis šių sistemų angos sumažinimas gali sukelti kiekybiškai įvertinamą hidraulinę baudą.

Dėl šios priežasties nuo pradinio hidraulinio projektavimo etapo dažnai atsižvelgiama į PTFE šilumokaičio slėgio kritimo pokytį su laiko šliaužimu, o ne kaip nenumatyta eksploatavimo problema.

Temperatūros įtaka valkšnumo greičiui
Aukštesnė temperatūra pagreitina deformaciją
PTFE šliaužimui didelę įtaką daro:

streso laipsnis

Temperatūra

Laikas esant apkrovai

Šliaužimo procesą pagreitina žymiai padidėjęs molekulinis mobilumas esant aukštai temperatūrai.

100 laipsnių temperatūroje šliaužimas vyksta daug greičiau nei aplinkos temperatūroje.

Ši temperatūros priklausomybė ypač aktuali cheminio apdorojimo šilumokaičiuose, kuriuose tvarkomi įkaitintų rūgščių, šarmų ar tirpiklių srautai.

Sistema, kuri nuolat dirba aukštesnėje temperatūroje, per pirmuosius kelerius eksploatavimo metus gali pastebėti didžiąją dalį ilgalaikių{0}}dydžių pokyčių.

Sodrumas ir streso mažinimas
Šliaužimo efektas nesiplečia amžinai tokiu pat greičiu.

Kai PTFE deformuojasi, vidiniai įtempiai palaipsniui atsipalaiduoja. Matmenų pokytis laikui bėgant palaipsniui lėtėja dėl sumažėjusio streso, o tai sumažina šliaužimo greitį.

Galiausiai sistema priartėja prie beveik{0}}stabilios situacijos, kai tolesnė deformacija tampa nereikšminga.

Šis reiškinys paprastai apibrėžiamas kaip šliaužimo prisotinimas.

Hidraulinės konstrukcijos svarstymai
Leidžiama siurblio dydžio marža
Su šliaužimu{0}}susiję slėgio padidėjimai paprastai gali būti sprendžiami pradinio sistemos projektavimo metu, nes jie yra nuspėjami.

Renkantis cirkuliacinius siurblius PTFE šilumokaičio sistemoms, dažnai atsižvelgiama į nedidelį papildomą slėgio buferį.

Ši projektinė nuolaida padeda užtikrinti, kad nurodyti srautai išliks galimi net ir po ilgų eksploatavimo metų.

Be šio tarpo hidraulinis pasipriešinimas gali laipsniškai didėti ir ilgam{0}}sumažinti srautą.

Slėgio tendencijų stebėjimas
Slėgio skirtumo stebėjimas šilumokaityje suteikia gyvybiškai svarbios informacijos apie ilgalaikį{0}}sistemos veikimą.

Nuolatinis, stabilus augimas kelerius metus gali rodyti natūralų šliaužimą{0}}susijusį apribojimą, o ne užteršimą ar užsiteršimą.

Tendencijų analizė padeda atskirti:

Laipsniškas mechaninis senėjimas

Staigūs užsiteršimo įvykiai

Siurblio pablogėjimas

Dalinės obstrukcijos sąlygos

Šio skirtumo supratimas pašalina nereikalingas valymo ar išmontavimo operacijas.

Vamzdžio lakšto jungties valkšnumo mažinimas
Didėjantis guolio plotas
PTFE patiriamą įtampą galima sumažinti paskirstant suspaudimo jėgą didesniame kontaktiniame paviršiuje.

Įvorės su didesnėmis guolių sritimis sumažina lokalizuotą gniuždymo įtempį ir sumažina medžiagų srauto į vidų tendenciją.

Valgymo greitį tiesiogiai sumažina mažesnis stresas.

Spyruoklinių{0}} sandarinimo sistemų naudojimas
Spyruokliniai-arba suderinami sandarinimo sprendimai padeda išlaikyti sandarinimo jėgą ir apriboti pernelyg standų suspaudimą.

Palyginti su visiškai standžiais tvirtinimo sprendimais, šios sistemos gali geriau valdyti laipsniškus matmenų pokyčius.

Privalumus sudaro:

Sumažėjusi lokalizuoto streso koncentracija

Padidintas sandariklio stabilumas

Mažesnė ilgalaikė{0}}angos deformacija

Geresnis terminio ciklo pritaikymas

Ilgalaikis

PTFE palyginimas su metaliniais mainų vamzdeliais
Metaliniai šilumokaičio vamzdžiai paprastai pasižymi mažu valkšnumu įprastose cheminio proceso temperatūrose. PTFE elgiasi kitaip dėl savo polimerinės struktūros.

Tačiau PTFE turi privalumų, kurių metalai negali lengvai suderinti:

Aukščiausias cheminis inertiškumas

Atsparumas agresyvioms rūgštims

Ne{0}}teršiantys paviršiai

Išskirtinis atsparumas korozijai

Kompromisas- yra tas, kad PTFE yra sudėtingesnis mechaninio senėjimo profilis.

Dizaineriai turi vienu metu atsižvelgti ir į cheminį suderinamumą, ir į ilgalaikį mechaninį{0}}elgseną.

Veiklos pasekmės per dešimtmečius
Gerai suprojektuoti PTFE šilumokaičiai dažnai veikia dešimtmečius labai korozinėse situacijose, kai metalinės sistemos greitai suges.

Retai kada lėtas slėgio didėjimas, kurį sukelia šliaužimas, yra pražūtingas apribojimas. Atvirkščiai, jis veikia kaip laipsniškas, kontroliuojamas hidraulinių savybių pokytis laikui bėgant.

Ilgai po valkšnumo stabilizavimo daugelio sistemų šilumokaitis vis dar atitinka proceso reikalavimus.

Pagrindinė sąlyga yra ta, kad pradinis sistemos projektas numatytų pasekmes.

Apibendrinant
Pailgėjus darbo laikui, PTFE šliaužimas, pripažintas ir kontroliuojamas mechaninis senėjimo procesas, gali laipsniškai padidinti šilumokaičio slėgio nuostolius. Ilgalaikis suspaudimas vamzdžio lakštų jungtyje lėtai deformuoja PTFE vamzdžio sienelę į vidų, šiek tiek sumažindamas vamzdžio kiaurymės skersmenį ir nuolat padidindamas hidraulinį pasipriešinimą.

Nors poveikis dažnai yra minimalus, PTFE šilumokaičio slėgio kritimo pokyčio ir laiko šliaužimo santykį reikėtų atsižvelgti pradinio hidraulinio projektavimo metu, ypač naudojant aukštą{0}}temperatūrą arba ilgų{1}}vamzdžių naudojimą. Tinkamas siurblio dydis, padidintas guolių-sritis ir spyruoklinės-sandarinimo sistemos padeda sumažinti ilgalaikius našumo pokyčius- ir išlaikyti projektinius srautus ilgus naudojimo dešimtmečius.

Netgi chemiškai inertiškiausia medžiaga galiausiai turi mechaninį gyvenimo pasakojimą, kurį įtakoja įtempis, temperatūra ir laikas.