Miten bajonetti{0}}tyyliset PTFE-lämmönvaihtimet eroavat perinteisistä kiinteistä putkilevymalleista?

Useimmissa vaippa- ja putkivaihtimissa on putket kiinnitetty molempiin päihin. Bajonettivaihdin kääntää tämän päälaelleen: putket on kiinnitetty vain toisesta päästään, toinen pää voi liukua vapaasti suljetun ulkovaipan sisällä. Tämä yksinkertainen rakenne voittaa kaksi pitkään-huolia: lämpöstressi ja huoltomahdollisuudet. Bajonettijärjestely on houkutteleva vaihtoehto vaativiin pintakäsittelyyn ja kemiallisiin prosessisovelluksiin, joissa käytetään PTFE-lämmönvaihtimia, joissa materiaalin korkea lämpölaajenemiskerroin (CTE) tekee kiinteistä putkilevyratkaisuista hankalia.

Bajonettirakenne (selitys)
Bajonettityyppisen PTFE-lämmönvaihtimen nimi juontaa juurensa bajonetti{0}}tyyppisestä lamppu- tai putkiliittimestä, jossa yksi osa työnnetään toiseen ja kiinnitetään yhdestä kohdasta. Bajonettiputki koostuu kahdesta samankeskisestä putkesta, sisäputkesta ja ulkoputkesta, jotka on tiivistetty uloimmasta päästä lämmönvaihtimen terminologiassa. Kokoonpano sijoitetaan vaipan sisään (tai suoraan säiliöön) ja se kiinnitetään vain tulo-/poistopäästä-tyypillisesti putkilevyyn tai laippaan. Vavan toinen pää voi laajeta ja supistua termisesti.

Bajonettikonfiguraatiolla nesteen reitti rakentuu yleensä seuraavasti:

Käyttöneste (höyry, kuuma vesi tai jäähdytysneste) syötetään sisäputken kautta ja virtaa tiivistettyyn päähän.

Neste käännetään tiivistetystä päästä ja virtaa takaisin sisä- ja ulkoputken välisellä rengasmaisella alueella.

Lämpö johdetaan prosessinesteeseen vaipan puolella (tai säiliön puolella) putken ulkoseinän kautta.

Neste poistuu sitten rengasmaisen tilan läpi samasta päästä ulos, josta se tuli sisään.

Sisään-ja-ulosvirtauskanava osoittaa, että sekä imu- että ulosvirtausliittimet ovat vaihtimen samassa päässä. Bajonettiputken vapaa pää on vapaa tiivistettä lukuun ottamatta ja se voi liikkua vapaasti aksiaalisesti.

Suuria eroja perinteisiin kiinteisiin putkilevymalleihin
Perinteisessä kiinteässä PTFE-lämmönvaihtimessa putket on kiinnitetty molemmista päistä, putkilevy tulopäässä ja toinen poistopäässä. Putkinippu on kiinteä osa vaippaa, ja kuoren{1}}sivusuuttimet on hitsattu kuoreen. Mekaaninen käyttäytyminen ja huollon helppous ovat melko erilaisia.

Lämpöjännityksen majoitus
Lisäksi PTFE:n laajeneminen on 10-20 kertaa suurempi kuin teräksen (120-150 × 10-6 / astetta vs. 11 × 10-6 / astetta). Kiinteässä putkilevyrakenteessa 2 m pituinen PTFE-putki, joka on lämmitetty 20 astetta 100 asteeseen, laajenee noin 12-15 mm. Molemmat päät ovat kiinteitä, joten tämä laajeneminen tuottaa puristusvoimia, jotka voivat vääntää PTFE-putken tai vahingoittaa putkilevyn liitoksia. Tämän välttämiseksi kiinteän putkilevyn PTFE-vaihtimen on joko:

Kelluva pää (mahdollistaa yhden putkilevyn liikkumisen) tai

Liikuntasauma kuoressa; vaihtoehtoisesti,

Erittäin lyhyet putket (rajoittaa vaihtimen kapasiteettia)

Jokainen näistä vaihtoehdoista lisää kustannuksia, monimutkaisuutta ja mahdollisia vuotopaikkoja.

Toisaalta bajonettityylinen PTFE-lämmönvaihdin sietää luonnostaan ​​lämpölaajenemista. Bajonettiputken vapaa pää liukuu aksiaalisesti kuoressa tai ulkovaipassa, kun PTFE laajenee ja supistuu. Liikuntaliitoksen, kelluvan pään tai ainutlaatuisen materiaalisovituksen tarve eliminoituu. Bajonettimuoto on erityisen houkutteleva sovelluksissa, joissa on suuria lämpötilanvaihteluita tai toistuvaa lämpökiertoa.

Huoltopääsy ja nippujen irrotettavuus
Bajonettirakenteella on suuri mekaaninen etu, koska koko putkinippu voidaan irrottaa vaihtimesta häiritsemättä vaipan{0}}sivuputkia. Kimppu asetetaan kuoreen toisesta päästä ja se pysyy paikallaan yhdellä laipalla tai putkilevyllä. Irrota nippu puhdistusta, tarkastusta tai vaihtoa varten:

Putken puolella oleva tulo-/poistoputki on irrotettu.

Irrota nipun laippapultit.

Kimppu irrotetaan kuoresta aksiaalisuunnassa.

Kuori on paikallaan ja kaikki kuoren{0}}puoleiset putkistot (mukaan lukien suuttimet, tiivisteet ja liittimet) ovat ehjät.

Kiinteässä putkilevyrakenteessa putkinipun poistaminen on paljon monimutkaisempaa. Vaipan kaksi päätä on avattava, ja voi olla tarpeen irrottaa vaipan puoleiset suuttimet tai irrottaa koko vaihdin johdosta. Tämä voi olla suuri projekti suurille vaihtimille kiireisissä prosessikohteissa.

Palveluissa, joissa säännöllinen puhdistus on välttämätöntä (esimerkiksi likaantumisalttiissa{0}}pinnan viimeistelykylvyissä), nippujen helppo irrottaminen bajonettivaihtimessa on ratkaiseva etu. Pistinnipun poistaminen, puhdistaminen ja takaisin laittaminen vie vain tunteja; kiinteä putkiarkkinippu voi tarkoittaa koko päivän tai enemmän seisokkeja.

Suorituskykyyn liittyvät lämpöongelmat
Bajonettisuunnittelussa on lämpösuorituskyky-alennus. Rengasmainen virtausreitti (neste virtaa sisäputkessa ja takaisin renkaan läpi) antaa kaksinkertaisen -putkivaikutuksen. On kaksi syytä, miksi kokonaislämmönsiirtokerroin on jonkin verran pienempi kuin vastaavassa vastavirtauskiinteässä putkilevyssä:

Pienempi tehollinen lämpötilaero - Virtauskuvio ei ole puhdasta vastavirtausta, vaan vastavirtauksen ja rinnakkaisvirtauksen sekoitus, mikä pienentää logaritmillista lämpötilaeroa (LMTD).

Pienempi nopeus renkaan puolella - Samalla kokonaisvirtausnopeudella rengasmaisella raolla voi olla pienempi nopeus kuin yhdellä putkella, ja tämä vaikuttaa kalvokertoimeen.

Tämä vähennys on kuitenkin usein pieni (10-20 %), ja sitä vastustaa usein mahdollisuus käyttää pidempiä putkia (koska lämpölaajeneminen ei ole rajoittava tekijä) ja toimia suuremmilla kuoren puolen nopeuksilla. Monissa pintakäsittelysovelluksissa huollettavuusedut ovat huomattavasti suuremmat kuin pieni tehokkuushaita.

Materiaalit ja rakentaminen
Bajonettivaihtimet ovat suosittuja grafiitti- ja PTFE-rakenteissa, koska ne ovat hauraita tai hiipiviä jännityksen alaisena ja näillä materiaaleilla on huomattava lämpölaajeneminen. Bajonettisuunnittelu toimii materiaalin ominaisuuksien kanssa, ei niitä vastaan.

PTFE-bajonettivaihtimissa sisä- ja ulkoputket valmistetaan yleensä PTFE:stä tai PFA:sta (perfluorialkoksi). Tiivistetty pää valmistetaan hitsaamalla tai lämpösulattamalla kaksi putkea yhteen. Vapaa pää on avoin ja sisäputki kulkee putkilevyn tai holkin läpi. Ulkoputki on tiivistetty putkilevyä vasten PTFE-tiivisteellä tai O--renkaalla, joka mahdollistaa aksiaalisen liukumisen ja estää vuodon.

On huomattava, että bajonettiputken vapaasta päästä on pidettävä kiinni tärinän välttämiseksi. Pitkissä bajonettiputkissa (esim. . 3-5 m) vaipan sisällä käytetään välitukirenkaita tai ohjauslevyjä ohjaamaan ulkoputkea estämättä aksiaalista liikettä. Ilman tätä tukea virtauksen{4}}aiheuttama tärinä voi aiheuttaa kulumista ja ennenaikaista vikaa.

Vertailutaulukko: Bajonetti vs kiinteä putkilevyinen PTFE-vaihdin Ominaisuus Bajonettityyppinen PTFE-vaihdin kiinteä putkilevy PTFE-vaihdinputken kiinnitysYksi pää kiinteä, toinen pää vapaasti liikkuvaMolemmat päät kiinnitetty putkilevyihin
Lämpölaajeneminen Accommodation Inherent – ​​vapaat päädyt; Liikuntasaumaa ei tarvita Vaatii kelluvan pään, liikuntasauman tai erittäin lyhyitä putkia
Nipun irrotettavuus Helppo vetää nippu yhdestä päästä häiritsemättä vaippaputkia Molemmista päistä on vaikeaa irrottaa Usein mukana vaihtimen irrottaminen linjasta
Shellin suuttimetVoivat pysyä kiinni nippujen poistamisen aikana. Vaihtimen on irrotettava tai siirrettävä
Putken puoleiset liitännät Tulo- ja ulostulo samassa päässä Tulo ja ulostulo vastakkaisissa päissä (yleensä)
Virtausreitti sisään ja ulos samankeskisten putkien kautta (kaksois-putkivaikutus) Suoraan läpi (yksi läpikulku) tai moni-virtaus paluukonepellillä
Lämpötehokkuus Hieman pienempi (LMTD-korjauskerroin 0,85–0,95) Korkeampi (voi saada todellista vastavirtausta)
Keskimääräinen maks. Putken pituusKäsittely ja värähtely Rajoitettu lämpölaajeneminen (yleensä 1,5–2,5 m PTFE:lle ilman liikuntasaumaa)
Likaantumiskestävyys Hyvä, nippu irrotettavissa puhdistusta varten Reilu – puhdistus vie ylimääräistä aikaa pois käytöstä
Hinta pienille yksiköille. Kohtalainen - yksittäinen putkilevy, ei laajennusliitosta Alempi - Helpompi kokoaminen lyhyille putkille
Suurien/pitkien yksiköiden hintaMatala – ei tarvetta kalliille liikuntasaumoilleKorkeampi – kelluva pää tai liikuntasauma lisää kustannuksia
Käytännöllisiä käyttökohteita bajonetti-PTFE-lämmönvaihtimille
Kemiallisessa käsittelyssä ja pinnan viimeistelyssä bajonettimalli on suositeltava useissa erikoistapauksissa:

Vaikea lämpökierto - Erätoimenpiteet, joissa on useita vaihtimen lämmitys- ja jäähdytysjaksoja päivittäin. Vapaasti-liukuvat bajonettiputket mahdollistavat tämän pyöräilyn ilman stressin muodostumista.

Likaantumispalvelut - Kylpyammeet, jotka jättävät kalkkia, lietettä tai orgaanisia pinnoitteita lämmönsiirtopinnalle. On tärkeää, että nippu voidaan vetää mekaanista tai kemiallista puhdistusta varten säännöllisesti aikataulun mukaan.

PTFE:tä vaativat aggressiiviset happoympäristöt - PTFE on kemiallisesti inerttiä ja se on määritelty aggressiivisille hapoille (esim. kloorivety-, rikki-, fluorivetyhappo). Bajonettirakenne vähentää tiivisteiden ja mahdollisten vuotokohtien määrää putken puolella.

Rajoitettu pääsytila ​​- Kun vaihdin on rakennettava kaivoon, seinää vasten tai paikkaan, jossa ei ole pääsyä molempiin päihin. Pistinvaihdin huolletaan vain toisesta päästä.

Jälkiasennukset - Lämpöväsymisongelmia aiheuttavan olemassa olevan kiinteän putkilevynvaihtimen vaihtaminen Näiden vikojen perimmäinen syy on poistettu bajonetin suunnittelulla.

Sitä vastoin kiinteät putkilevyjärjestelmät kilpailevat edelleen:

Pienet, lyhyet vaihtimet (putken pituus < 1,5 m), kun lämpölaajeneminen ei ole ongelma.

Sovellukset ilman lämpökiertoa. Erittäin puhtaita nesteitä.

Kun puhdas vastavirtaus on tarpeen LMTD:n maksimoimiseksi (esim. lämmön talteenotto lähellä lämpötilalähestymistapaa).

Projektit, joissa on budjettirajoituksia ja joissa alhaisimmat ennakkokustannukset ovat pääasiallinen tekijä.

Asennus- ja käyttönäkökohdat
Bajonettityyppistä PTFE-lämmönvaihdinta määritettäessä on otettava huomioon useita käytännön näkökohtia.

Vapaan pään tuki Bajonettiputken vapaan pään tulee olla tuettu, mutta ei tiukasti kiinnitetty. Metal---PTFE-kosketus on estetty PTFE-kulumisholkkien tai{3}}pienen kitkarenkaiden avulla.

Tiivisteen rakenne - Liukuva tiiviste ulkoputken sisääntuloa varten putkilevyyn tulee sallia aksiaalinen liike ilman vuotoa. Yleisiä ovat PTFE-huulitiivisteet tai O-renkaat jousivoimalla.

Virtauksen jakautuminen - Varmista, että rengasmainen rako on riittävän suuri välttääksesi liiallisen paineen laskun. Rako on yleensä 2-5 mm putken halkaisijasta ja virtausnopeudesta riippuen.

Putken tärinä - Ohjauslevyt tai tukilevyt tulee sijoittaa 0,5–1,0 metrin välein pyörteiden -aiheuttaman tärinän välttämiseksi. Tukien tulee sallia aksiaalinen liukuminen.

Huomaa myös, että bajonettivaihtimia voidaan asentaa useita kertoja yhteen kuoreen. Moni-bajonettirakenne käyttää useita bajonettiputkia rinnakkain, kaikki kiinnitettyinä samaan putkilevyyn. Tämä järjestely antaa suuren alueen lämmönsiirtoon ja huoltoon pääsyn vain toisesta päästä.

Johtopäätös