Strana cijevi rukuje čistom tekućinom koja prolazi kroz glatke PTFE cijevi. Ipak, tokom sedmica, pritisak potreban za guranje tečnosti-strane ljuske kroz izmjenjivač stalno raste. Same cijevi ne zagađuju-problem je spolja. Ovaj zbunjujući simptom se često pogrešno dijagnosticira kao problem sa cijevi-što dovodi do nepotrebnog čišćenja ili čak zamjene snopova koji su iznutra savršeno čisti. U stvarnosti, postepeni porast diferencijalnog pritiska-na strani ljuske uprkos čistim cijevima direktno ukazuje na akumulaciju na vanjskim površinama snopa cijevi i pregrada. Razumijevanje uzrokapovećanje pada pritiska na strani omotača čiste cijevi PTFEstanje omogućava operaterima da ciljaju ispravnu metodu čišćenja i povrate performanse izmjenjivača.
Osnovni uzrok: onečišćenje izvan cijevi
PTFE cijevi su cijenjene zbog svojih neprijanjajućih, hemijski inertnih unutrašnjih površina. Tečnosti koje sadrže čestice, otopljene čvrste materije ili reaktivne vrste retko prianjaju na unutrašnjost cevi. Međutim, strana školjke-prostor oko cijevi-predstavlja drugačije okruženje. Tečnost sa strane -teče preko snopa cijevi, prolazeći kroz praznine između cijevi i oko odbojnih ploča. Ovi prolazi su uski i sadrže brojne zone stagnacije, posebno iza pregrada i na kontaktnim tačkama-ko-potpornih cijevi.
Vremenom se na vanjskim površinama cijevi i pregradama nakupljaju tri osnovne vrste naslaga:
1. Sedimentacija čestica
Ako tečnost sa{0}}strane školjke sadrži suspendovane čvrste materije (npr. prašinu, čestice rđe, kristalizovane soli ili metalne sitnice), te se čestice mogu taložiti u oblastima niske{3}}brzine. Niska površinska energija PTFE ne sprečava mehaničko zarobljavanje; čestice se zaglavljuju između susjednih cijevi ili uz pregrade. Kako sloj depozita raste, poprečni presjek toka-smanjuje se. Prema jednačini kontinuiteta, za fiksni volumetrijski protok, smanjena površina poprečnog -poprečnog presjeka tjera brzinu fluida prema gore. Pad pritiska preko ograničenja je proporcionalan kvadratu brzine (ΔP ∝ v²). Posljedično, čak i skromno smanjenje površine protoka može uzrokovati značajan porast izmjerenog pada tlaka.
2. Polimerizacija i hemijsko prljanje
Mnoge tečnosti{0}} na strani ljuske u hemijskim procesima su sklone polimerizaciji ili formiranju smole na povišenim temperaturama. Na primjer, monomeri kao što su stiren ili akrili mogu polako reagirati na vrućim površinama, formirajući ljepljivi polimerni sloj. Neprianjajuća priroda PTFE-a smanjuje, ali ne eliminiše ovaj efekat; ako je prekursor polimera dovoljno reaktivan, još uvijek se može taložiti, posebno na metalnim pregradama i potpornim pločama (koje su često napravljene od nehrđajućeg čelika). Kada se formira tanak sloj, on zadržava dodatni materijal, postepeno stvarajući viskoznu ili tvrdu koru koja sužava puteve protoka.
Slično, tekućine koje sadrže otopljene neorganske vrste mogu istaložiti soli kako se temperatura mijenja u izmjenjivaču, taloži kamenac na vanjskoj strani cijevi.
3. Biološki rast (bioobraštanje)
U izmjenjivačima koji koriste netretiranu vodu-kao što je voda za hlađenje iz rijeka, jezera ili rashladnih tornjeva-biološki rast (alge, bakterije ili organizmi koji formiraju sluz{2}}) može cvjetati na strani ljuske. Toplo, vlažno okruženje između epruveta idealno je za razvoj biofilma. Sluzavi biofilm povećava otpor protoka i takođe zadržava suspendovane čvrste materije, ubrzavajući zarastanje. Bioobraštanje je posebno uobičajeno u područjima niske{6}}brzine i može uzrokovati da se pad pritiska udvostruči u roku od nekoliko sedmica.
Zašto se često zanemaruje -bočno onečišćenje
Vanjska strana cijevi može biti slijepa točka za rutinsku inspekciju. U fiksnom izmjenjivaču cijevnih listova, prolazi -bočne strane su potpuno zatvoreni; nema direktnog vizuelnog pristupa snopu bez uklanjanja ljuske ili otvaranja. Operateri često prate čistoću-strane cijevi tako što pregledavaju unutrašnjost cijevi ili mjere pad pritiska na strani{4}}cijevi. Ako strana cijevi-ostane čista (nizak pad pritiska i čist efluent), pretpostavka je da je cijeli izmjenjivač čist-opasna zabluda.
Nadalje, pad pritiska na{0}}stranoj strani školjke može se pratiti samo povremeno ili se ne može pratiti u odnosu na osnovnu liniju. Postepeno povećanje tokom meseci može proći nezapaženo sve dok pumpa ne dostigne maksimalnu visinu ili protok ne padne ispod zahteva procesa.
Manometar kao istiniti pripovjedač
Manometar je istinit pripovjedač ako se njegova poruka posluša. Prvi korak u dijagnosticiranju problema zagađivanja-strane školjke je uspostavljanje osnovne liniječisti pad pritiskapri poznatoj brzini protoka. Ovu osnovnu liniju treba zabilježiti odmah nakon nove instalacije ili nakon temeljnog čišćenja. Zatim se periodična očitavanja (dnevna, sedmična ili mjesečna) pri istoj brzini protoka upoređuju sa baznom linijom.
Čisti snop PTFE cijevi bez naslaga na{0}}bočnim stranama proizvodi predvidljiv pad pritiska koji ostaje stabilan mjesecima. Postepeno, monotono povećanje-na primjer, 5% mjesečno-jako ukazuje na progresivno nakupljanje-strane ljuske. Nasuprot tome, zagađivanje-bočne strane cijevi bi se manifestovalo kao povećani pad pritiska na-bočnoj strani cijevi i smanjen prijenos topline, a ne porast-bočne strane.
Ako je tekućina sa strane ljuske{0}} voda sa potencijalnom biološkom aktivnošću, povećanje može pratiti sezonski obrazac (brže ljeti). Za polimerizaciju, porast se često ubrzava jer naslage pružaju veću površinu za dalju reakciju.
Rješenja: hemijsko čišćenje i uklanjanje snopa
Kada se zaprljanje{0}}potvrdi, čišćenje se mora odnositi na vanjske površine. Pristup zavisi od dizajna izmenjivača i prirode depozita.
Hemijsko čišćenje (na-mjestu)
Za mnoge vrste onečišćenja, hemijsko čišćenje se može izvesti bez uklanjanja snopa cijevi. Rastvor za čišćenje cirkuliše kroz stranu školjke (sa izolovanom stranom cevi ili odvojeno ispranom). Izbor hemikalije zavisi od depozita:
Sediment i kamenac:Kisele otopine (npr. razrijeđena HCl, limunska kiselina ili sulfaminska kiselina) otapaju kalcijum karbonat, željezni oksid i većinu mineralnih ljuskica. Strana školjke mora biti odzračena kako bi se oslobodio plin koji nastaje reakcijom.
Polimerizacija i organsko onečišćenje:Alkalna sredstva za čišćenje (npr. natrijum hidroksid sa surfaktantima) ili rastvarači (npr. toluen, metil etil keton, ili posebno formulisani odmašćivači) razgrađuju organske polimere i smole. Kompatibilnost sredstva za čišćenje sa PTFE-om (odlično) i sa materijalom ljuske (npr. ugljenični čelik ili nerđajući čelik) mora biti potvrđena.
bioobraštanje:Natrijum hipohlorit (izbjeljivač), vodikov peroksid ili biocidne formulacije (npr. jedinjenja kvartarnog amonijuma) ubijaju i raspršuju biofilm. Nakon cirkulacije biocida, ostatke se uklanjaju ispiranjem čistom vodom.
Chemical cleaning effectiveness depends on achieving turbulent flow velocity (>1 m/s) na strani ljuske za čišćenje otpuštenih naslaga. Zagrijavanje otopine za čišćenje (ako izmjenjivač to može tolerirati) ubrzava brzinu reakcije. Nakon čišćenja, pad tlaka bi se trebao vratiti blizu originalne osnovne vrijednosti.
Uklanjanje snopa radi mehaničkog čišćenja
Ako hemijsko čišćenje nije dovoljno-na primjer, kada su naslage jako karbonizirane, tvrdo-sinterirane ili sadrže velike čestice koje se ne mogu otopiti-potrebno je mehaničko čišćenje. Ovo je izvodljivo samo u konstrukcijama izmjenjivača gdje se snop cijevi može ukloniti iz kućišta:
Izmjenjivači sa plivajućim glavama(npr. tipovi AES, BES ili AEP) omogućavaju da se snop povuče horizontalno nakon uklanjanja poklopca plutajuće glave.
U-izmjenjivači(tip CFU) takođe dozvoljavaju uklanjanje snopa.
Fiksni izmjenjivači cijevi(npr. BEM ili AEM tipovi).nedozvoliti uklanjanje snopa; snop je trajno zavaren za školjku. Za njih je hemijsko čišćenje jedina opcija ili hidropjeskarenje kroz izbušene pristupne otvore ako je dostupno.
Kada se ukloni, snop se može očistiti pomoću vodenih mlaznica pod visokim-mlazom (obično 500–1500 bara), čišćenjem parom ili ručnim struganjem (iako struganje rizikuje da ošteti površine PTFE cijevi). Nakon čišćenja, snop se pregledava da li ima znakova habanja ili oštećenja cijevi prije ponovne ugradnje.
Strategije prevencije
Da bi se spriječilo ponavljanje povećanja pada pritiska na{0}}strani školjke, preporučuju se tri mjere:
Filtrirajte tečnost-bočne strane školjke:Ugradite filtar ili filter uložak na ulaz sa strane -da biste uklonili čestice veće od 100–200 μm. Za fine čvrste materije može se koristiti filter za povratno ispiranje ili ciklonski separator.
Kontrolirajte biološki rast:Ako je tečnost sa{0}}strane školjke voda, sistem za ubrizgavanje biocida (kontinuirano ili povremeno) sprečava stvaranje biofilma. Ultraljubičasti (UV) tretman je još jedna ne-hemijska opcija.
Održavajte -bočnu brzinu školjke iznad kritične brzine zagađivanja:Za sedimentaciju i bioobraštanje, minimalna brzina poprečnog toka od 0,5-1,0 m/s (u zavisnosti od veličine čestica) pomaže da se čvrste materije drže suspendovanim i sprečava pričvršćivanje. Međutim, pretjerano velika brzina može uzrokovati vibracije cijevi i uznemiravanje-zasebnog dizajna-odstupanja.
Za probleme polimerizacije, krajnje rješenje može biti smanjenje radne temperature-strane školjke (ako proces dozvoljava) ili dodavanje inhibitora polimerizacije u tekućinu.
Monitoring kao alat za održavanje
Osnovno očitavanje pada tlaka kada je čisto je bitno za poređenje. Bez toga se postepeno povećanje ne može razlikovati od normalnog rada. Preporuča se da se nakon puštanja u rad ili nakon svakog čišćenja pad tlaka na-stranoj strani pri projektovanom protoku zabilježi i čuva u fajlu održavanja. Zatim, jednostavna mjesečna provjera (npr. korištenjem postojećih manometara ili transmitera diferencijalnog tlaka) daje rano upozorenje.
Povećanje od 20-30% iznad osnovne linije je jasan signal da čišćenje treba zakazati tokom sljedećeg planiranog zastoja. Čekanje dok se pad tlaka ne udvostruči ili utrostruči riskira kavitaciju pumpe, slabljenje protoka i potencijalno oštećenje snopa cijevi zbog pretjerano velikih brzina protoka u preostalim otvorenim prazninama.
Zaključak
Zaprljanje{0}}bočne strane je čest uzrok puzajućeg pada pritiska u PTFE izmjenjivačima topline, čak i kada same cijevi ostaju savršeno čiste. Čestice, polimerizovani ostaci ili biološka sluz akumuliraju se na vanjskoj strani cijevi i na pregradama, sužavajući prolaze protoka i povećavajući brzinu-a samim tim i pad tlaka-u skladu s kvadratnim zakonom. Praćenje ovog trenda u odnosu na osnovnu liniju omogućava da se čišćenje zakaže prije nego što postane kritično. Hemijsko čišćenje (s kiselinama, rastvaračima ili biocidima) rješava većinu naslaga na licu mjesta, dok tvrdokorno zaprljavanje može zahtijevati uklanjanje snopa u dizajnu plutajuće-glave ili U- cijevi. Obje strane izmjenjivača topline moraju biti čiste da bi dobro funkcionirao; strana školjke, često van vidokruga, zaslužuje istu pažnju kao i strana cijevi. Prepoznavanjem simptoma rastućeg{10}}pada pritiska na strani ljuske uprkos čistim cijevima, inženjeri mogu izbjeći pogrešno usmjerene napore čišćenja cijevi i efikasno riješiti pravi uzrok.
