Thermal Cycling Extreme
Linija za tvrdo hromiranje radi u dvije smjene dnevno. Jutarnja smjena ploča na 55 stepeni. Kupka se zatim hladi na 30 stepeni za popodnevni proces koristeći isti rezervoar. PTFE izmjenjivač topline isporučuje paru na 4 bara za grijanje, a zatim prima ohlađenu vodu na 7 stepeni za hlađenje. Temperatura zida cijevi se mijenja od približno 140 stepeni do 10 stepeni i nazad-dva puta dnevno, 600 puta godišnje, 6000 puta u deceniji.
Ovo nije stabilan{0}}rad s povremenim isključivanjem. Radi se o namjernom, ponovljenom termičkom ciklusu na nivou projektiranja procesa. PTFE izmjenjivač topline mora biti konstruiran posebno za ovu cikličku uslugu. Standardni dizajn za kontinuirano grijanje će akumulirati oštećenje od zamora ubrzanom brzinom.
Mehanizam termičkog zamora
Svaki prijelaz grijanja-na-hlađenje nameće potpuni ciklus termičkog naprezanja na PTFE cijevima. Kada vruće cijevi na 140 stupnjeva kontaktiraju ohlađenu vodu na 7 stupnjeva, vanjska površina se brzo skuplja, dok se unutrašnji zid, još topao, odupire kontrakciji. Na vanjskoj površini razvija se prolazni zatezni napon kroz{6}}debljinu.
PTFE se prilagođava ovom naprezanju kroz viskoelastičnu relaksaciju-polimerni lanci se reorganiziraju kako bi ublažili stres. Ovo opuštanje se dešava tokom nekoliko minuta. Ako je termalni prijelaz sporiji od vremena relaksacije, naprezanja ostaju niska. Ako je prijelaz brz, naprezanja mogu premašiti kratkoročnu-snagu materijala.
Ponovljeni ciklusi, čak i pri naponima ispod praga trenutnog kvara, akumuliraju oštećenja od zamora. U PTFE-u, zamor se manifestuje kao -formiranje i rast mikro šupljina, a ne oštre pukotine kao kod metala. Mikro-praznine se spajaju tokom hiljada ciklusa, smanjujući gustinu i mehanička svojstva materijala. Stanje zidova se ubrzava. Na kraju dolazi do curenja.
Tabela 1: Kriteriji dizajna termičkog ciklusa za PTFE izmjenjivač topline u naizmjeničnom radu
| Kriterijum dizajna | Kontinuirani dizajn grijanja | Ciklično grijanje{0}}Dizajn hlađenja | Obrazloženje za promjenu |
|---|---|---|---|
| Debljina stijenke cijevi | 1,0 mm standard | 1,5 mm minimum | Skaliranje vijeka trajanja zamora s debljinom zida |
| Kontrola brzine tranzicije | Nije primjenjivo | Automatizirani rampi ventili; max 5 stepeni /min | Sprečava stres od termičkog šoka |
| Odredba proširenja | Standardna petlja ili nijedna | Obavezne petlje proširenja na svim prolazima | Omogućava udvostručen raspon proširenja |
| Tip nosača cijevi | Krute vodeće ploče | Elastomerne{0}}vodilice obložene | Smanjeno uznemiravanje na tačkama podrške tokom vožnje biciklom |
| Razvodni priključak | Standardna kompresija | Pojačana kompresija sa fleksibilnim repom | Apsorbuje cikličko kretanje višestruko |
| Zamjena kondenzata/hladne vode | Ručni izolacijski ventili | Automatsko dvostruko-blokiranje-i-ispuštanje | Sprečava unakrsnu{0}}kontaminaciju; osigurava potpunu drenažu između ciklusa |
| Životni vijek projektnog ciklusa | Nije navedeno | 10,000+ puni termalni ciklusi | 15+ godina usluge na 600 ciklusa/god |
| Specifikacija sifona za paru | Standardna F&T zamka | F&T sa termo ventilom; nisko pothlađivanje | Podnosi brzi prijelaz iz načina hlađenja na grijanje |
Zamjena kondenzata i rashlađene vode
Prijelaz sa grijanja na hlađenje zahtijeva ispuštanje pare i kondenzata iz cijevi prije uvođenja ohlađene vode. Preostala para se kondenzira i stvara vakuum koji može srušiti cijevi. Preostali kondenzat razrjeđuje ohlađenu vodu i smrzava se na ulazu ohlađene vode ako su temperature dovoljno niske.
Sistem za prebacivanje koristi automatizovane ventile sa blokadama. Redoslijed grijanja-na-hlađenje zatvara ventil za dovod pare, otvara ventil za odvod kondenzata na vremenski period propuštanja, a zatim polako otvara ventil za dovod ohlađene vode kroz regulator rampe. Slijed hlađenja{4}}na-obrće proces: ohlađena voda se drenira, sistem kondenzata je ponovo{6}}pod pritiskom, para ulazi polako.
Dvostruki-blok-i-aranžmani ventila za odzračivanje na interfejsu pare-hlađene vode sprečavaju unakrsnu-kontaminaciju tokom prijelaza.
Dizajn dilatacije za prošireni domet
Kontinuirano zagrijana PTFE cijev se širi od okoline do približno 140 stepeni -porast temperature za 120 stepeni proizvodeći približno 14 mm ekspanzije po metru dužine cijevi. Kružna cijev se širi od 10 stepeni (režim hlađenja) do 140 stepeni (režim grijanja)-promjena temperature za 130 stepeni stvarajući približno 16 mm ekspanzije po metru. Dodatna ekspanzija, iako skromna po ciklusu, akumulira se u hiljadama ciklusa.
Petlje za proširenje dizajnirane za kontinuirano grijanje mogu biti premale za ciklički raspon. Ciklični dizajn uključuje veće petlje ili dodatne fleksibilne dijelove za prilagođavanje punog termičkog kretanja bez pre-naprezanja savijanja ili razvodnih veza.
Rezime
PTFE izmjenjivač topline dizajniran za istovremene cikluse grijanja i hlađenja unutar jedne smjene zahtijeva specifične kriterije dizajna izvan standardne konstrukcije kontinuiranog{0}}radnja. Povećana debljina zida obezbeđuje marginu veka trajanja. Automatska kontrola prijelaza sprječava termički udar. Dimenzionalne petlje su dimenzionirane za puni termički raspon. Preklopni ventil osigurava potpuno pročišćavanje između modova.
Dodatne odredbe dizajna omogućavaju pouzdan servis kroz 10,000+ punih termičkih ciklusa, što predstavlja decenije rada na tipičnim frekvencijama ciklusa linije za oplatu. Standardni dizajni bez ovih odredbi akumuliraju oštećenja od zamora i doživljavaju prijevremeni kvar u cikličnom radu.
Inženjerska analiza za dizajn cikličkog PTFE izmjenjivača topline dostupna je nakon dostavljanja temperatura grijanja i hlađenja, učestalosti ciklusa, vremenskih ograničenja prijelaza, dostupnih uslova pare i rashlađene vode i očekivanog vijeka trajanja opreme.
