Kuinka paineen lasku PTFE-vaihtimen poikki muuttuu ajan myötä virumisen vuoksi?

Lämmönvaihdin, joka on luotettavasti tuottanut saman painehäviön useiden vuosien ajan, voi lopulta alkaa näyttää hieman korkeampia erolukemia. Putket eivät usein ole lian tukkeutuneet tai kemiallisesti saastuneet. Sen sijaan itse PTFE-putkien muoto on muuttunut varovasti ajan myötä. Putken reikä lähellä putkilevyliitosta kutistuu vähitellen hitaasti-sulkeutuvan venttiilin tavoin, koska PTFE on viskoelastinen materiaali ja hiipii pitkäaikaisessa mekaanisessa rasituksessa.

Tämä pieni mittamuutos on harvoin näyttävä, mutta se voi aiheuttaa havaittavia hydraulisia vaikutuksia pitkien huoltovälien aikana. Syövyttävissä kemiallisissa prosesseissa käytetyissä PTFE-putkilämmönvaihtimissa ilmiö on ennakoitavissa oleva osa pitkäaikaista mekaanista vanhenemista eikä odottamatonta vikaa.

Luotettava vaihtimen ja pumpun suunnittelu edellyttää ymmärrystä hydraulijärjestelmän suorituskyvyn ja PTFE-vaihtimen painehäviön muutoksen välisestä yhteydestä ajan ryöminnässä.

Ymmärtää PTFE Creep
PTFE reagoi eri tavalla kuin metallit jatkuvassa kuormituksessa. Materiaali muuttuu vähitellen muotoaan ajan myötä sen sijaan, että se pysyisi mitoiltaan vakaana jatkuvassa jännityksessä.

Tämä tapa tunnetaan hiipimisenä.

Mikä aiheuttaa rypistymistä?
Viruminen tapahtuu, kun polymeeriketjut järjestyvät vähitellen uudelleen pitkäaikaisen mekaanisen rasituksen tai rasituksen alaisena. Toisin kuin elastinen muodonmuutos, joka katoaa välittömästi, kun voima poistetaan, viruminen kehittyy tasaisesti tuhansien käyttötuntien aikana.

PTFE-lämmönvaihtimissa suurimmat jatkuvat puristusjännitykset havaitaan usein siellä, missä putket kulkevat putkilevykokoonpanon läpi.

Putket puristetaan hitaasti{0}}.

Holkit, puristusrenkaat tai tiivistejärjestelmät kohdistavat jatkuvan paineen näissä kohdissa muodostaen läpäisemättömän tiivisteen putken ja putkilevyn välille. Ajan myötä PTFE-seinämateriaali virtaa hitaasti tämän kuormituksen alaisena.

Kuinka putken reiän rajoitus kehittyy
Paikallinen muodonmuutos putkiarkissa
Puristettua liitosta ympäröivä alue on siellä, missä virumisprosessi on keskittynein.

Putken seinämän pieni osa pursottuu asteittain sisään virtausvirtaan PTFE:n deformoituessa. Tämä pienentää putken tehollista sisähalkaisijaa liitoskohdassa.

Pienikin reiän pieneneminen nostaa virtausvastusta, vaikka mittamuutos on usein minimaalinen.

Rajoitus toimii samalla tavalla kuin jokaiseen putkeen kiinteästi asennettu kuristuspiste.

Pitkäaikaiset-hydrauliset seuraukset
Putken{0}puolen painehäviö kasvaa vähitellen sisähalkaisijan pienentyessä.

Tämä nousu on yleensä:

Hidas

Pysyvä

Ennustettavissa

Peruuttamaton

Toisin kuin kerrostuman tai hilseilyn aiheuttama likaantuminen, rajoitusta ei voida poistaa mekaanisesti tai kemiallisesti, koska se johtuu materiaalin fysikaalisesta muodonmuutoksesta.

Ilmiö on peruuttamaton.

Miksi vaikutus on tyypillisesti minimaalinen
Useimmissa hyvin{0}}suunnitelluissa PTFE-vaihtimissa painehäviön kasvu pysyy suhteellisen vähäisenä.

Tyypilliset{0}}pitkän aikavälin lisäykset voivat olla vain muutama prosentti useiden vuosien aikana. Joissakin olosuhteissa vaikutus on kuitenkin selvempi:

Pitkät putket

Suuret virtausnopeudet

Putken halkaisijat ovat pienet

Korkeat käyttölämpötilat

Korkeapainejärjestelmät

Puristusjännitykset tiukoissa putkilevyissä

Pienetkin reiän pienennykset näissä järjestelmissä voivat johtaa mitattavissa olevaan hydrauliseen sakkoon.

Tästä johtuen PTFE-vaihtimen painehäviön muutos aikavirumisen myötä sen sijaan, että sitä käsitettäisiin odottamattomana toiminnallisena ongelmana, otetaan usein huomioon alusta alkaen hydraulisen suunnittelun vaiheesta lähtien.

Lämpötilan vaikutus virumisnopeuteen
Korkeampi lämpötila nopeuttaa muodonmuutoksia
PTFE:n virumiskäyttäytymiseen vaikuttavat suuresti:

stressin aste

Lämpötila

Aika kuormitettuna

Virumisprosessia kiihdyttää molekyylien liikkuvuuden merkittävä lisääntyminen korkeissa lämpötiloissa.

100 asteessa viruminen etenee huomattavasti nopeammin kuin ympäristön lämpötilassa.

Tämä lämpötilariippuvuus on erityisen tärkeä kemiallisen käsittelyn vaihtimissa, jotka käsittelevät kuumennettuja happoja, emäksiä tai liuotinvirtoja.

Jatkuvasti korkeassa lämpötilassa toimiva järjestelmä saattaa nähdä suurimman osan pitkäaikaisesta mittamuutoksestaan{0}} useiden ensimmäisten käyttövuosien aikana.

Kylläisyys ja stressin vähentäminen
Virumisvaikutus ei jatka laajentumistaan ​​ikuisesti samalla nopeudella.

Kun PTFE muuttaa muotoaan, sisäiset jännitykset rentoutuvat asteittain. Mittojen muutos hidastuu vähitellen ajan myötä vähentyneen jännityksen seurauksena, mikä alentaa virumisnopeutta.

Lopulta järjestelmä lähestyy lähes{0}}vakaata tilannetta, jossa lisämuodonmuutos tulee merkityksettömäksi.

Tämä ilmiö määritellään yleensä virumisen kyllästymiseksi.

Hydraulisuunnittelun huomioitavaa
Pumpun mitoituksen marginaalin salliminen
Virumiseen{0}} liittyvät paineen nousut voidaan yleensä käsitellä järjestelmän alkuperäisen suunnittelun aikana, koska ne ovat ennakoitavissa.

Valittaessa kiertovesipumppuja PTFE-vaihdinjärjestelmiin otetaan usein huomioon pieni ylimääräinen painepuskuri.

Tämä suunnitteluvara auttaa takaamaan, että määritetyt virtausnopeudet ovat mahdollisia jopa vuosien käytön jälkeen.

Ilman tätä rakoa hydraulinen vastus voi kasvaa asteittain ja aiheuttaa pitkäaikaisen -virtauksen vähenemisen.

Painekehityksen seuranta
Vaihtimen paine-eron valvonta tarjoaa tärkeän kuvan järjestelmän pitkän aikavälin{0}}suorituskyvystä.

Tasainen ja vakaa nousu useiden vuosien ajan voi viitata luonnolliseen{0}}virumiseen liittyvään rajoitukseen, ei kontaminaatioon tai likaantumiseen.

Trendianalyysi auttaa erottamaan:

Asteittainen mekaaninen vanheneminen

Äkilliset likaantumistapahtumat

Pumpun huononeminen

Osittaisen tukkeutumisen olosuhteet

Tämän eron ymmärtäminen poistaa tarpeettomat puhdistus- tai purkutoimenpiteet.

Virumisen vähentäminen putkilevyn liitoksessa
Kasvava laakeripinta-ala
PTFE:hen kohdistuva jännitys voidaan minimoida jakamalla puristusvoima suuremmalle kosketuspinnalle.

Holkit, joissa on suurempi laakerialue, vähentävät paikallista puristusjännitystä ja vähentävät taipumusta materiaalin sisäänvirtaukseen.

Virumisnopeutta laskee suoraan vähemmän stressiä.

Jousikuormitettujen{0}}tiivistysjärjestelmien käyttö
Jousikuormitetut tai yhteensopivat tiivistysratkaisut auttavat ylläpitämään tiivistysvoimaa ja rajoittamaan liiallista jäykkää puristusta.

Täysin jäykkiin kiinnitysratkaisuihin verrattuna nämä järjestelmät pystyvät paremmin käsittelemään progressiivisia mittamuutoksia.

Edut koostuvat:

Vähentynyt paikallisen stressin keskittyminen

Parannettu tiivisteen vakaus

Pienempi pitkän{0}}porauksen muodonmuutos

Lämpöpyöräilyn parempi sopeutuminen

Pitkäaikainen-putken supistuminen on tyypillisesti lievempää pehmeämmillä tiivistysmenetelmillä.

PTFE:n vertaaminen metallisiin vaihdinputkiin
Metallisilla vaihdinputkilla on tyypillisesti alhainen viruma tavanomaisissa kemiallisen prosessin lämpötiloissa. PTFE käyttäytyy eri tavalla polymeerirakenteensa vuoksi.

PTFE tarjoaa kuitenkin etuja, joihin metallit eivät voi helposti vastata:

Ylivoimainen kemiallinen inertisyys

Kestää aggressiivisia happoja

Ei--kontaminoimattomat pinnat

Erinomainen korroosionkestävyys

Kompromissi-on se, että PTFE sisältää monimutkaisemman mekaanisen vanhenemisprofiilin.

Suunnittelijoiden on otettava huomioon sekä kemiallinen yhteensopivuus että{0}}pitkäaikainen mekaaninen käyttäytyminen samanaikaisesti.

Toiminnalliset vaikutukset vuosikymmenien palvelun aikana
Hyvin suunnitellut PTFE-vaihtimet pysyvät usein käytössä vuosikymmeniä vakavasti syövyttävissä tilanteissa, joissa metallijärjestelmät hajoavat pian.

Harvoin hidas paineen nousu hiipimisen aiheuttama on tuhoisa rajoitus. Pikemminkin se toimii asteittaisena, hallittavana muutoksena hydraulisessa suorituskyvyssä ajan myötä.

Kauan virumisen stabiloinnin jälkeen vaihdin täyttää monissa järjestelmissä edelleen prosessivaatimukset.

Keskeinen ehto on yksinkertaisesti, että alkuperäinen järjestelmän suunnittelu ennakoi seurauksen.

Lopuksi
Pidennettyjen käyttöaikojen aikana PTFE-viruminen, tunnettu ja hallittavissa oleva mekaaninen vanhenemisprosessi, voi asteittain lisätä vaihtimen painehäviötä. Jatkuva puristus putkilevyliitoksessa muuttaa hitaasti PTFE-putken seinämää sisäänpäin, mikä pienentää hieman putken reiän halkaisijaa ja lisää pysyvästi hydraulista vastusta.

Vaikka vaikutus on usein minimaalinen, PTFE-vaihtimen painehäviön muutoksen ja aikavirumisen välinen suhde on otettava huomioon alustavassa hydrauliikkasuunnittelussa, erityisesti korkeassa{0}}lämpötiloissa tai pitkissä{1}}putkisovelluksissa. Pumpun oikea koko, suuremmat laakeri-alueen holkit ja jousikuormitteiset

Jopa kemiallisesti inerttiimmällä materiaalilla on lopulta mekaaninen elämänkertomus, johon vaikuttavat jännitys, lämpötila ja aika.