Kodėl PTFE šilumokaičiuose atsiranda aplinkkelio nuotėkis ir kaip jis ištaisomas?

Aplinkkelio nuotėkis nėra nuotėkis į išorinę aplinką, o vidinis trumpas-apkarpytas-apvalkalas-pusis skystis, kuris teka aplink vamzdelio pluoštą, o ne per jį. Dėl šio vidinio aplinkkelio prarandamas šilumos perdavimo paviršius ir sumažėja šilumokaičio efektyvumas, tačiau jis nėra matomas iš išorės. Svarbu žinoti aplinkkelio nuotėkio PTFE šilumokaičio problemų maršrutus ir priežastis, kad būtų galima diagnozuoti našumo praradimą ir planuoti sėkmingą remontą. Šiame straipsnyje aptariami įprasti nuotėkio kanalai, nuotėkio priežastys ir remonto veiksmai, siekiant atkurti šilumines savybes.

Aplinkkelio nuotėkis: kas tai yra ir kodėl tai svarbu?
Korpuso{0}}ir Apėjimo nuotėkis įvyksta, kai dalis to skysčio nepaliečia vamzdžių, nes teka trumpesniu, mažesnio pasipriešinimo keliu. Skystis išeina iš šilumokaičio esant nedideliam arba nuliniam temperatūros pokyčiui, o tai sumažina bendrą šilumos perdavimo greitį.

Aplenkimo nuotėkis yra kenksmingas, ypač PTFE šilumokaičiams, kurių šilumos laidumas jau mažesnis nei metalinių mazgų. 20% aplinkkelio srautas gali sumažinti efektyvų šilumos perdavimo koeficientą 25–35%, nes apeinamas skystis nedalyvauja šilumos mainuose. Problema yra vidinė ir negali būti nustatyta išoriniu vizualiniu patikrinimu ar slėgio bandymu, tik stebint šilumines charakteristikas arba atliekant vidinį patikrinimą.

PTFE šilumokaičio pirminio aplinkkelio nuotėkio keliai
Korpuso{0}pusė skystis gali apeiti vamzdžių pluoštą trimis skirtingais būdais.

1. Grupės-į-apvalkalą (žiedinis aplinkkelis)
Tarp išorinių vamzdžių ir vidinės korpuso sienelės visada yra tarpas. Šis žiedinis tarpas reikalingas vamzdžio ryšuliui įkišti ir išimti. Šis tarpas užpildomas gerai sukonstruotame šilumokaityje su sandarinimo juostelėmis (kartais vadinamomis aplinkkelio sandarikliais) arba tuščiais vamzdeliais, kurie riboja srautą. Sandarinimo juostos dažnai yra plokščios plieninės juostos arba PTFE{3}}užpildytos juostos, pritvirtintos prie pertvarų, išsikišusios į išorę ir besiliečiančios su korpuso sienele.

Trūkstant sandarinimo juostelių, jos susidėvėjusios arba suplyšusios, skystis korpuso pusėje lengvai teka per žiedinį tarpą, nepatekdamas į vamzdžių ryšulį. Tai pagrindinis aplinkkelis.

2. Atstumas iki apvalkalo
Reflektoriai nėra tvirtai prigludę prie apvalkalo. Numatytas nedidelis tarpas (paprastai 1–3 mm), kad būtų galima surinkti ir šiluminį plėtimąsi. Skystis gali tekėti per kiekvieno pertvaros kraštus, ypač viršutinę ir apatinę dalį, kur įvyksta pertvaros įpjovimas. Naujuose šilumokaičiuose nuotėkis yra nedidelis (2-5% viso srauto). Tačiau jei pertvaros bus pažeistos, susisukusios, korozijos ar erodijos, prošvaisa padidės, o aplinkkelio srautas žymiai padidės.

Vandens plaktukas (garų plaktukas), korpuso šoniniame skystyje gabenami pašaliniai daiktai ir metalinių pertvarų komponentų korozija gali pažeisti PTFE šilumokaičio pertvaras (patys PTFE vamzdeliai nerūdija, tačiau metalinės pertvaros ir atraminės plokštės gali pažeisti).

3. Atstumas nuo vamzdžio iki pertvaros
Kiekviena pertvara turi angą, per kurią teka PTFE vamzdis. Kad lankstus PTFE vamzdis judėtų ir nesusirištų šiluminio plėtimosi metu, būtina palikti 0,2–0,5 mm tarpą. Šios mažos žiedinės skylės gali leisti skysčiui išeiti. Vamzdžio į pertvarą nuotėkis paprastai yra nežymus veiksnys aplinkkelyje daugelyje konstrukcijų (paprastai<5% of total bypass) due of the pressure drop across each baffle forcing flow down the many tube holes. However, the cumulative effect can be significant in exchangers with many baffles and low-viscosity fluids.

PTFE aplinkkelio šilumokaičių nuotėkio priežastys
Vidinis tyrimas paprastai atskleidžia vieną ar daugiau iš šių sąlygų:

Dėvėti arba dingę orai nulukštenti
Sandarinimo juostos prie pertvarų tvirtinamos varžtais, spaustukais arba suvirinant. Varžtai laikui bėgant gali atsilaisvinti, spaustukai gali sugesti arba pačios juostelės gali surūdyti arba susigadinti. Tam tikruose lauke-remontuotuose ryšuliuose sandarinimo juostelės gali būti ne-įdėtos iš naujo po iš naujo-vamzdžių. Reguliarus atradimas, kad sandarinimo juostelės yra tik ant kelių pertvarų arba jų visai nėra.

Pažeistos pertvaros,
Sumušimus galima sulaužyti:

Garų plaktukas – Pasikartojančios smūginės bangos gali sulenkti arba sudaužyti metalines pertvaras šalia vamzdžio angų.

Korozija - Plieninės pertvaros gali suplonėti ir prarasti formą naudojant koroziją (net naudojant PTFE vamzdelius).

Mechaninis smūgis - Netinkamai sulygiuotos pertvaros gali būti sulenktos įdedant arba išimant ryšulį.

Nebeprigludęs prie korpuso, sulenkta pertvara sukuria nemažą tarpą. Sugedusiame pertvaroje gali trūkti dalių, kurios leistų tekėti.

Didelis korpuso atstumas nuo originalaus dizaino
Kai kurie pigūs -PTFE šilumokaičiai yra pagaminti su per dideliais tarpais tarp-to-apvalkalo, kad būtų lengviau gaminti. Gali būti 10 mm ar daugiau tarpas. Trūksta sandarinimo juostelių arba jos per mažos. Tokiose situacijose aplinkkelio nuotėkis yra projektinis bruožas ir jo negalima visiškai pašalinti be esminio pertvarkymo.

Kaip diagnozuoti aplinkkelio nuotėkį neatidarant šilumokaičio
Jei įtariamas nuotėkis aplinkkelyje:

Šilumos perdavimo greitis, apskaičiuotas pagal įleidimo / išleidimo temperatūrą ir srautą, yra daug mažesnis nei projektinis skaičius, net jei vamzdžiai yra švarūs ir nėra jokių išorinių nuotėkių.

Korpuso pusės slėgio kritimas yra mažesnis nei istoriniai rodmenys esant tokiam pačiam srautui. Mažesnis slėgio kritimas reiškia, kad skystis teka mažesnio pasipriešinimo kanalu (apeiti).

Korpuso{0}}pusės skysčio (ΔT) temperatūros pokytis nėra toks, kokio tikėtasi, o vamzdžio{1}} išėjimo temperatūra taip pat neatitinka tikslo.

Pirma, labai svarbu atmesti alternatyvius prasto veikimo paaiškinimus: užsiteršimą, įstrigusias ne{0}}kondensacijas arba mažesnius srautus. Jei jie išnyksta, greičiausiai tai yra aplinkkelio nuotėkis.

Apeiti nuotėkio taisymo veiksmai
Tinkamas remontas priklauso nuo vamzdžių pluošto sunkumo ir prieinamumo.

1. Sandarinimo juostelių keitimas (dažniausias taisymas)
Šilumokaičiams su nuimamais vamzdžių ryšuliais sandarinimo juostelės gali būti įdėtos arba pašalintos planuojamo išjungimo metu. Procesas yra toks:

Korpuso dangtelis nuimamas ir vamzdžių pluoštas ištraukiamas.

Deflektoriai yra tikrinami. Iš esamos sandarinimo juostos griovelių nuvalykite šiukšles ir koroziją.

Naujos sandarinimo juostelės (dažnai PTFE impregnuotas audinys, metalinės spyruoklinės juostelės arba vientisos PTFE juostos) supjaustomos iki reikiamo ilgio ir įdedamos į kiekvieno pertvaros angas. Juostos turi išsikišti, kad liestųsi su vidine korpuso sienele, naudojant nedidelį įtampą (0,2–0,5 mm suspaudimas).

Juostos laikomos varžtais arba užkimšant pertvaros kraštus (metalinėms juostoms). Kai kurie dizainai laiko juosteles spaudžiant apvalkalą prie pertvaros.

Ryšys sumontuojamas iš naujo ir šilumokaičio bandymas.

Šis remontas paprastai atkuria 90–100% prarasto veikimo, jei pertvaros nėra pažeistos.

2. Remonto arba pertvaros keitimas
Vien tik sandarinimo juostelės negali pataisyti sulenktų, lūžusių ar korozinių pertvarų. Pažeistus pertvaras reikia pataisyti arba pakeisti. PTFE šilumokaičių pertvaros paprastai yra pagamintos iš metalo (nerūdijančio plieno arba anglinio plieno), kuris gali būti:

Ištiesintas – nedidelius posūkius galima stumti lygiai hidrauliniu presu.

Suvirintas - Plyšiai suvirinami ir šlifuojami lygiai. Stenkitės, kad pertvaros nebūtų iškraipytos.

Pakeista – iš ryšulio išpjaunamos labai pažeistos pertvaros ir ant PTFE vamzdelių įsriegiami nauji pertvaros. Tai daug darbo reikalaujanti operacija, dažnai atliekama per visą vamzdelį.

Po deflektorių remonto montuojamos naujos sandarinimo juostos.

3. Apvalkalas-Šoninio srauto reguliavimas (laikinas sušvelninimas)
Tais atvejais, kai neįmanoma nedelsiant išmontuoti, eksploataciniai reguliavimai gali iš dalies kompensuoti aplinkkelio nuotėkį. Padidinus apvalkalo-šoninį srautą, padidėja greitis tiek per vamzdžių pluoštą, tiek per aplinkkelio tarpus. Kadangi slėgio kritimas didėja didėjant greičio kvadratui, didesnis srautas gali pagerinti skysčio, kuris iš tikrųjų kerta vamzdžius, dalį. Tačiau tai nepašalina pagrindinės priežasties ir padidina siurbimo energiją. Tai laikoma tik laikina priemone.

4. Pertvarkymas rimtoms išvalymo problemoms spręsti
Šilumokaičiuose, kurių korpuso prošvaisa yra per didelė (prasta originali konstrukcija), gali būti bandoma montuoti storesnes sandarinimo juostas arba įrengti tuščius vamzdžius žiedinėje erdvėje. Manekeno vamzdeliai yra trumpo ilgio PTFE vamzdeliai, kurie įdedami į atokiausias vamzdžių angas, bet užsandarinami vamzdžių lakštų galuose, kad per juos netekėtų skystis. Jie užima vietą ir blokuoja aplinkkelį. Šis metodas reikalauja papildomų skylių išgręžimo pertvarose ir vamzdžių lakštuose, o tai paprastai atlieka specializuotos remonto dirbtuvės.

Kryžminis-pjūvio diagramos aprašas (teksto pateikimas)
Toliau pateiktame aprašyme iliustruojami įprasto PTFE apvalkalo{0}}ir vamzdžio

Išorinis apskritimas žymi apvalkalo vidinę sienelę.

Viduje apvalus mažų apskritimų masyvas vaizduoja PTFE vamzdelius.

Tarpas tarp atokiausių vamzdžių apskritimų ir korpuso vidinės sienelės yra tarpas tarp ryšulio-į-apvalkalą (žiedinis aplinkkelio kelias). Gerai-suprojektuotame šilumokaityje sandarinimo juostelės (pavaizduotos kaip maži stačiakampiai, pritvirtinti prie pertvaros) išsikiša į šį tarpą ir beveik paliečia korpuso sienelę.

Reflektorė parodyta kaip horizontali linija, kertanti korpuso vidų, o viršuje ir apačioje yra išpjovos (deflektorinis langas). Skystis, tekantis aplink pertvaros kraštus-per pertvarą-iki-apvalkalo tarpo-, rodomas kaip rodyklės, einančios tarp pertvaros galo ir korpuso sienelės.

Mažos rodyklės tarp atskirų vamzdžių ir pertvaros rodo nuotėkį iš vamzdžio{0}}į-į pertvarą.

Sandarinimo juostelės blokuoja žiedinį aplinkkelį. Jei trūksta, didelės rodyklės rodo netrukdomą srautą per žiedinį tarpą.

Aplinkkelio nutekėjimo prevencija
Aplenkimo nuotėkio geriausia išvengti projektuojant ir montuojant:

Nurodykite TEMA klasės R arba B konstrukciją – šie standartai apibrėžia didžiausius tarpus ir reikalauja sandarinimo juostelių, kai korpuso skersmuo viršija tam tikrą dydį.

Naudokite dvigubas sandarinimo juosteles – dvi sandarinimo juostų eilės viename pertvaroje užtikrina pertekliškumą.

Patikrinkite sandarinimo juosteles per vamzdelius – visos trūkstamos arba pažeistos juostelės prieš surenkant pakeičiamos.

Venkite vandens plaktuko – kaip aptarta susijusiuose vadovuose, garų plaktukas pažeidžia pertvaras ir atpalaiduoja sandarinimo juostelių tvirtinimo detales.

Periodiškai (kas 3–5 metus) turi būti tikrinamas sandarinimo juostų sandarumas ir pertvarų būklė. Jei anksčiau įtariamas nuotėkis aplinkkelyje, slėgio kritimo bandymą esant žinomam srautui galima palyginti su pradiniais duomenimis.

Išvada
Aplenkimo nuotėkis yra projektavimo ir priežiūros problema, kuri tyliai pablogina PTFE šilumokaičio veikimą. Pagrindiniai keliai yra paketas-į-apvalkalą (žiedinis aplinkkelis) ir pertvaros-į-apvalkalą. Dažniausios priežastys yra trūkstamos arba susidėvėjusios sandarinimo juostelės ir pažeistos pertvaros. Vidinis patikrinimas dažnai atskleidžia šias problemas. Taisomi veiksmai apima sandarinimo juostelių keitimą, pažeistų pertvarų taisymą arba pakeitimą ir, kaip laikina priemonę, korpuso{8}}šoninio srauto didinimą. Esant rimtoms klirenso problemoms, gali prireikti tuščių vamzdžių arba perdaryti. PTFE šilumokaičio aplinkkelio nuotėkio problema gali sumažinti šilumos perdavimą 10–30%, tačiau dauguma atvejų yra visiškai ištaisomi planuojamo gedimo metu. Tinkama gamyba su tinkamomis sandarinimo juostomis ir periodinė vidaus patikra išsaugo šiluminį efektyvumą ir prailgina tarnavimo laiką.