Isključenje koje je izazvalo štetu
Sistem recirkulacije kiseline se gasi radi održavanja. Cirkulaciona pumpa se zaustavlja. Nepovratni ventil u povratnom vodu, koji se nalazi nekoliko metara iznad PTFE izmjenjivača topline, drži stupac tekućine. Kako se cijev hladi, tekućina se skuplja, stvarajući negativni tlak u zatvorenom dijelu. PTFE cijevi, dizajnirane za unutrašnji pozitivni pritisak od pare, doživljavaju vanjski vakuum sa strane procesa.
Kada se sistem ponovo pokrene, izlaz toplote se smanjuje. Temperatura kupke se bori da dostigne zadatu vrijednost. Pregledom je otkriveno da je nekoliko PTFE cijevi djelimično sklopljenih-njihov kružni poprečni presjek-spljošten u ovalni. Cijevi ne cure, ali deformirani oblik ograničava i unutrašnji protok pare i vanjski prijenos topline.
Ovaj mehanizam kvara se u potpunosti može spriječiti. To proizilazi iz neadekvatne zaštite od vakuuma u dizajnu procesnog cjevovoda, a ne iz nedostatka PTFE izmjenjivača topline.
Mehanizam kolapsa
PTFE cijevi su dizajnirane da se odupru unutrašnjem pritisku-naprezanju obruča od pare ili tople vode koja gura prema van. Fleksibilnost materijala i otpornost na puzanje dobro podnose ovo opterećenje. Vanjski pritisak, stvarajući naprezanje u obruču, je drugačiji uvjet opterećenja za koji cijev možda nije dizajnirana.
Kružna cijev{0}}tankih zidova pod vanjskim pritiskom pokvari se izvijanjem kada vanjski pritisak premaši kritični pritisak kolapsa. Ovaj pritisak zavisi od promjera cijevi, debljine stijenke, modula elastičnosti materijala na radnoj temperaturi i od-iz-okruglosti cijevi.
Na povišenim temperaturama, PTFE-ov modul elastičnosti značajno opada. Cev koja izdrži puni vakuum na 25 stepeni može se srušiti na 100 stepeni pod istom razlikom pritiska. Kombinacija visoke temperature tokom rada i iznenadnog negativnog pritiska tokom gašenja stvara-najgore stanje.
Složeni dio možda nije cijela cijev. Negativan tlak može biti lokaliziran u određenim dijelovima cjevovoda. Do kolapsa cijevi dolazi na najslabijoj tački-obično u sredini-raspona između oslonaca gdje cijev ima najmanje vanjsko ograničenje.
Tabela 1: Kriteriji procjene kolapsa PTFE cijevi (10 mm vanjski, 1 mm zid)
| Ovalnost (%) | Visual Appearance | Ograničenje protoka | Uticaj prijenosa topline | Dispozicija |
|---|---|---|---|---|
| < 5 | Blago spljošteno, jedva vidljivo | Zanemarljivo | Zanemarljivo | Prihvatiti nastavak usluge; monitor |
| 5-15 | Vidljiv ovalni oblik | manji (< 10% flow reduction) | Minor | Smanjite pritisak pare; zamjena plana |
| 15-30 | Izrazito spljoštena | Umjereno (10-30% smanjenje) | Umjereno | Zamijenite prilikom sljedećeg planiranog isključivanja |
| 30-50 | Jako spljošteno | Teška (smanjenje od 30-50%) | Ozbiljno | Odmah zamijenite |
| > 50 | Skoro zatvoren, naborani zid | Critical (>50% sniženje) | Kritično | Neposredna zamjena; pregledati susjedne cijevi |
Ovalnost=(Dmax - Dmin) / Nominalno × 100%. Dnominal je originalni vanjski promjer cijevi. Mjerenja izvršena na najdeformisanijem poprečnom-presjeku.
Procedura inspekcije
Pregled počinje vanjskim vizualnim pregledom. Složene cijevi su vidljivo spljoštene u odnosu na susjedne neoštećene cijevi. Zona prijelaza iz kružnog u ovalni poprečni-presjek može pokazati izbjeljivanje pod stresom-zamućen izgled u PTFE-u što ukazuje na lokalizirano popuštanje.
Ovalnost se mjeri čeljustima ili meračem go/no-na najdeformisanijoj tački. Bilježe se maksimalni i minimalni vanjski promjeri. Mjerenja na više tačaka duž cijevi mapiraju opseg kolapsa.
Unutrašnja inspekcija može zahtijevati pregled boreskopom ako su krajevi cijevi dostupni. Unutrašnji prolaz može biti delimično ili potpuno zatvoren. Za cijevi koje izgledaju potpuno srušene spolja, unutrašnja inspekcija potvrđuje da li je ostao neki prolaz za protok.
Cijevi koje se nalaze uz sklopljenu cijev također treba pregledati. Prolazni pritisak koji je srušio jednu cijev možda je djelomično deformirao druge. Cijev koja izgleda kružno može imati smanjenu otpornost na kolaps zbog neotkrivenog stanjivanja od prethodnog servisa.
Popravka i prevencija
Srušene cijevi se ne mogu popraviti. Deformirani oblik trajno mijenja mehaničke i termičke performanse. Cijev se mora začepiti ili zamijeniti.
Ako dizajn kolektora dozvoljava pojedinačnu izolaciju cijevi, sklopljena cijev se može začepiti na oba kraja i ostaviti na mjestu. Preostale cijevi i dalje osiguravaju prijenos topline, iako sa neznatno smanjenim ukupnim kapacitetom. Gubitak kapaciteta od jedne začepljene cijevi u više-snopu cijevi je obično prihvatljiv.
Prevencija zahtijeva zaštitu od vakuuma u procesnim cjevovodima. Vakumski ventil koji je instaliran na visokoj tački cevovodnog sistema omogućava ulazak vazduha kada pritisak padne ispod atmosferskog. Ventil mora biti dimenzioniran za maksimalnu očekivanu brzinu hlađenja. Za sisteme sa čestim isključenjima, automatizovani vakumski prekidač sa povratnom informacijom o položaju pruža pouzdanu zaštitu.
Alternativno, PTFE izmjenjivač topline može biti specificiran za puni vakuum servis u fazi projektiranja. Ovo zahtijeva deblje stijenke cijevi ili manje prečnike kako bi se povećao kritični pritisak kolapsa. Smanjenje termičkih performansi debljih zidova je prihvaćeno kao trošak tolerancije vakuuma.
Rezime
Kolaps cijevi izmjenjivača topline od PTFE rezultat je vanjskog vakuuma koji se stvara tokom gašenja pumpe kada kontrakcija tekućine u zatvorenom sistemu cjevovoda stvara negativni pritisak. Tanko{1}}cijevi dizajnirane za unutrašnji pritisak mogu se izvijati pod vanjskim vakuumom, posebno na povišenim radnim temperaturama.
Inspekcijom se procjenjuje ovalnost na najdeformiranijem poprečnom-presjeku. Cijevi ovalnosti veće od 30% zahtijevaju zamjenu. Za prevenciju su potrebni ventili za vakuumski prekidač u procesnim cjevovodima ili specifikacija dimenzija cijevi sa punim{4}}vakumom-u fazi projektovanja.
Inženjerske preporuke za procjenu kolapsirane cijevi i dizajn zaštite od vakuuma dostupne su nakon podnošenja dimenzija cijevi, radne temperature, konfiguracije cijevi i postupaka zatvaranja.
