Kokia yra užsiteršimo rizika esant mažam srauto greičiui PTFE šilumokaityje ir kaip ją valdyti?

Jei srautas sumažinamas iki šliaužimo, slėgio kritimas bus mažas, bet taip pat leis nusėsti suspenduotoms medžiagoms ir augti bioplėvelėms ant PTFE vamzdžių paviršių. PTFE šilumokaitis, kurio hidrauliškai pakanka, gali tapti sistema, kuri gali užsiteršti, jei greitis nukrenta per mažas savaiminio{2}}valymosi srauto sąlygomis.

Užteršimo mechanizmai mažo srauto sąlygomis
Užteršimo mechanizmai labai skiriasi mažo srauto greičio užsiteršiame PTFE šilumokaityje nei įprastomis darbo sąlygomis. Kai greitis vamzdžio pusėje sumažėja žemiau maždaug 0,5 m/s, srauto energijos nebeužtenka, kad suspenduotos dalelės būtų įtrauktos.

Šiuo metu kietosios dalelės pradeda nusėsti dėl gravitacijos. Nusėdimo greitį lemia dalelių dydis, tankis ir skysčio klampumas. Sunkesnės ar didesnės dalelės pirmiausia nusės mažos energijos zonose, pvz., vamzdžių dugne arba stacionariose zonose.

Mikrobų dauginimasis taip pat gali vykti, jei proceso skystyje yra maistinių medžiagų. Galiausiai bakterijos prilips prie paviršių ir sukurs bioplėveles. Šios bioplėvelės sudaro izoliacinį sluoksnį, kuris mažina šilumos perdavimo efektyvumą ir turi įtakos hidrauliniam pasipriešinimui.

PTFE turi mažą paviršiaus energiją ir natūraliai mažiau sukimba nei metaliniai paviršiai. Tačiau PTFE neapsaugo užteršimo tais atvejais, kai hidrodinaminių jėgų nepakanka, kad būtų išvengta nusodinimo.

Grynasis poveikis yra laipsniškas šiluminių savybių praradimas ir lėtas slėgio kritimo padidėjimas dėl vidinių paviršių blokavimo.

Savaiminio-išsivalymo veikimas ir srauto-greičio slenkstis
Srauto greitis yra pagrindinė charakteristika, valdanti šilumokaičių užsiteršimo pavojų. Virš kritinės vertės šlyties jėgos prie sienos slopina dalelių nusėdimą ir nuolat pašalina ankstyvos stadijos užteršimo sluoksnius.

Šis savaiminio išsivalymo efektas prarandamas mažesniu nei 0,5 m/s greičiu. Šis slenkstis dažnai laikomas praktine apatine leistino veikimo riba tiekiant švarų vandenį. Suspensijos ar kietųjų dalelių pakrautuose skysčiuose reikia didesnio minimalaus greičio, paprastai viršijančio 1,0 m/s, kad būtų išlaikyta suspensija ir išvengta nuosėdų susidarymo.

Užteršimas yra{0}}nepriklausomas nuo laiko ir yra grįžtamas virš šių ribų, o nuo laiko-priklauso ir sunkiau atšaukti žemiau šių slenksčių.

Mažo greičio užteršimo padariniai
Užteršimo mažo srauto sąlygomis padariniai apima:

Izoliacinės nuosėdos sumažina šilumos perdavimo koeficientą

Mažesni srauto kanalai reiškia didesnį slėgio kritimą

Nevienodas srauto pasiskirstymas vamzdžių ryšuliuose

Pagreitėjusi korozija arba mikrobų sukeltas pažeidžiamų sistemų gedimas

Šie poveikiai yra kumuliaciniai, todėl sumažėja šilumokaičių efektyvumas ir padaugėja priežiūros.

Projektavimo ir veikimo mažinimo alternatyvos
Užteršto PTFE šilumokaičio mažo srauto greičio rizikos valdymas apima hidraulinės konstrukcijos, cheminės kontrolės ir techninės priežiūros dizaino derinį.

Išlaikyti minimalų greitį
Vienas iš pagrindinių projektavimo tikslų yra išlaikyti pakankamą greitį vamzdžio pusėje, kad būtų galima atlikti savaiminį{0}}valymą. Gera nykščio taisyklė yra tokia:

Minimum tube side velocity >=0.5 m/s (švarus skystis)

Pageidautinas projektinis greitis Didesnis arba lygus 1,0 m/s, kad būtų patikimas savaiminis{1}}valymas

Kuriant sistemą reikėtų vengti ilgalaikio{0}} veikimo žemiau šių lygių.

Vamzdžio skersmens optimizavimas
Tam tikro srauto greitį tiesiogiai veikia vamzdžio skersmuo. Esant tam tikram tūriniam srautui, mažesni vamzdžių skersmenys padidina greitį, padidina sienelės šlyties jėgas ir sumažina užsiteršimo potencialą.

Šis projektavimo metodas dažnai yra sėkmingesnis nei vamzdžio dydžio išplėtimas, nes tai dar labiau sumažintų greitį ir padidintų nusėdimo riziką.

Recirkuliacija ir srauto valdymas
Jei dėl proceso apribojimų reikalingas mažas grynasis srautas, galima pridėti recirkuliacijos kilpų. Didinant vidinės cirkuliacijos greitį ir išlaikant mažą grynąjį pralaidumą, šilumokaičio vamzdeliuose galima išlaikyti pakankamą greitį.

Tai dažnai naudojama jautriuose cheminiuose ir biocheminiuose procesuose, kur neišvengiama mažo bendro srauto.

Cheminio užteršimo valdymas
Biologinis ir nuosėdų susidarymas dažnai kontroliuojamas cheminio apdorojimo metodais. Tai yra:

Biocidai mikrobų augimui kontroliuoti

Anti{0}}skalantai, apsaugantys nuo mineralų nusėdimo

Periodinio valymo vietoje (CIP) metodai

Nepaisant žemų PTFE sukibimo savybių, cheminė kontrolė yra svarbi daugelio pramonės sričių problema.

Valomumo dizainas
Šilumokaičiai turi būti pagaminti taip, kad juos būtų lengva valyti mechaniniu arba cheminiu būdu. Tai skirta:

Tiesūs vamzdžių dizainai, kur tik įmanoma

Prieinamų antgalių patikrinimas ir praplovimas

Suderinamumas su CIP sistemomis.

Priežiūra, skirta sumažinti prastovų laiką ir sumažinti ilgalaikį nešvarumų kaupimąsi.

Dizaino gairės-nykščio- taisyklė
Inžinerinis praktinis vadovas, skirtas sumažinti užsiteršimo riziką:

Norint užtikrinti optimalų savaiminį{0}}valymą, reikalingas mažiausias maždaug . 1.0 m/s vamzdžio šoninis greitis.

Ši riba suteikia saugos ribą, kuri sumažina jautrumą kietųjų dalelių apkrovai, bioplėvelės susidarymui ir srauto blogam pasiskirstymui.

Išvada
Mažo srauto sąlygos yra pagrindinė PTFE šilumokaičių užsiteršimo problema dėl dalelių nusėdimo ir bioplėvelės vystymosi, kai greitis yra mažesnis nei kritinis lygis. PTFE paviršiai sumažina sukibimo tendencijas, bet negali kompensuoti nepakankamo hidrodinaminio šlyties.

Sušvelninimas gali būti veiksmingas, jei atsižvelgiama į iniciatyvius projektavimo aspektus, tokius kaip greičio valdymas, vamzdžių dydžio optimizavimas, cheminis apdorojimas ir techninės priežiūros planavimas. Geriausias užteršimo rizikos valdymas yra inžinerinis dizainas, o ne medžiagos nelimpančios savybės.

Galų gale geriausios šilumokaičių sistemos yra sukurtos taip, kad būtų išvengta užsiteršimo numatytomis eksploatavimo sąlygomis, o ne tos, kurios priklauso nuo pašalinimo priemonių po{0}}užteršimo.