Pretpostavka kvaliteta pare
Većina specifikacija PTFE izmjenjivača topline uključuje pritisak i temperaturu pare. Nekoliko uključuje parametre kvaliteta pare-udio suhoće, pregrijavanje, sadržaj ne-nekondenziranog plina i hemijsku čistoću. Pretpostavka je da je standardna para postrojenja adekvatna. Ova pretpostavka je često netačna.
Biljna para nosi tragove hemikalija iz kotla, rastvorenih čvrstih materija iz prenošenih, i promenljive količine uvučene vode. Za metalne izmjenjivače topline, ovi zagađivači prvenstveno utiču na parnu stranu kroz spore procese stvaranja kamenca i korozije-koje se upravlja tretmanom kotlovske vode. Za PTFE izmjenjivače topline, efekti su različiti jer materijal ne korodira i ne stvara kamenac.
Međutim, određeni nedostaci kvaliteta pare mogu oštetiti PTFE izmjenjivače kroz mehanizme koji nisu povezani s korozijom. Pregrijana para može premašiti kontinuiranu radnu temperaturu potpornih materijala. Uvučene čvrste materije iz kotla mogu erodirati PTFE površine pri velikim brzinama. Ne-gasovi koji se ne mogu kondenzirati mogu prekriti površine za prijenos topline. Specificiranje i provjera kvaliteta pare sprječava ove probleme koji se mogu izbjeći.
Frakcija suvoće: kritični parametar
Frakcija suhoće pare je maseni postotak pare u mješavini pare{0}}vode. Zasićena para na 100% suvoće ne sadrži uvučene kapljice vode. Biljna para obično dolazi do 95-98% suhoće, noseći 2-5% vode po masi.
Za PTFE izmjenjivače topline, niska frakcija suhoće stvara dva problema. Uvučene kapljice vode pod pritiskom kotla nose otopljene čvrste tvari-natrij, silicijum dioksid, fosfate- koje se talože unutar PTFE cijevi dok voda isparava. Ove naslage nisu korozivne za PTFE, ali izoliraju zid cijevi i smanjuju prijenos topline. Tokom mjeseci, nakupljene čvrste tvari mogu djelomično začepiti otvore cijevi.
Što je još važnije, uvučena voda velikom brzinom uzrokuje eroziju PTFE površine. Kapljice vode koje udaraju o zid cijevi pri brzinama pare od 20-30 m/s stvaraju lokalizirano hrapavost površine. Učinak je kratkoročno mali, ali kumuliran tokom godina službe.
Za PTFE izmjenjivače topline u kontinuiranom radu preporučuje se udio suhoće od 98% ili više. To se postiže pravilnim odvajanjem pare u kotlu i odgovarajućim dimenzioniranim parnim vodovima sa odgovarajućom drenažom.
Tabela 1: Specifikacije kvaliteta pare za servis PTFE izmjenjivača topline
| Parametar kvalitete pare | Preporučena granica | Posljedica prekoračenja limita | Measurement Method |
|---|---|---|---|
| Frakcija suvoće | Veće ili jednako 98% | Taloženje čvrstih materija; erozija na ulazima cijevi | Kalorimetar za prigušivanje |
| Pregrijavanje (iznad zasićenja) | Manji ili jednak 10 stepeni | Premašuje ocjenu materijala podrške; rizik od termičke degradacije za PVDF komponente | Temperaturna sonda uzvodno od izmenjivača |
| Ne-gasovi koji se ne mogu kondenzirati (CO₂, O₂, N₂) | Manje ili jednako 0,5% zapremine | Pokrivanje za prijenos topline; smanjena efektivna površina | Rastvorljivost plina ili Orsat analiza |
| Ukupno otopljene čvrste materije u kondenzatu | Manje ili jednako 10 ppm | Zaprljanje unutarnje cijevi; smanjena U-vrijednost | Merač provodljivosti na uzorku kondenzata |
| Hemijski prijenos za obradu kotlova | Amini Manji ili jednaki 1 ppm; hvatači kiseonika Manji ili jednaki 0,5 ppm | Rizik od prodiranja ako tekućine sa strane cijevi-i strane -ne strane moraju ostati odvojene | Specifična jonska analiza |
| Čestice (kamenac, rđa) | Veličina čestica manja ili jednaka 100 μm | Začepljenje ulaza cijevi; erozija na krivinama | U-provjera filtara |
Granice pregrijavanja
Pregrijana para je para zagrijana iznad svoje temperature zasićenja pri datom pritisku. Blago pregrijavanje od 5-10 stepeni je uobičajeno u postrojenjima gdje para putuje na velike udaljenosti od kotla. Veći nivoi pregrijavanja se javljaju kada kotlovi rade s pregrijačima.
Zabrinutost za PTFE izmjenjivače topline nije sama PTFE cijev, koja toleriše 260 stepeni. Zabrinutost je sistem podrške. PVDF potporne ploče imaju ograničenje neprekidnog rada od 150 stepeni. Ako pregrijana para na 180-200 stepeni uđe u izmjenjivač, neuronjeni dio kolektora i prve potporne ploče vide temperature iznad svojih nominalnih.
Pregrijavanje iznad 10 stepeni trebalo bi eliminisati pregrijačom-sistemom za ubrizgavanje vode koji smanjuje temperaturu pare do zasićenja-prije nego što para uđe u PTFE izmjenjivač. Alternativno, treba specificirati potporne materijale ocijenjene za maksimalnu moguću temperaturu pregrijavanja.
Ne-Gasovi koji se ne mogu kondenzovati
Vazduh i ugljen-dioksid ulaze u parne sisteme tokom puštanja u rad kotla, preko vakuumskih prekidača i razgradnjom hemikalija za obradu kotla. Ovi ne-gasovi koji se ne mogu kondenzirati ne kondenziraju se s parom. Oni se akumuliraju u izmjenjivaču topline, formirajući ustajali plinski pokrivač na parnoj strani zida cijevi.
Plinski pokrivač je efikasan izolator. Prenos toplote kroz sloj gasa je samo kondukcijom, bez doprinosa latentne toplote. Koncentracija gasa od samo 1% zapremine može smanjiti efektivni koeficijent prenosa toplote za 10-15% u zahvaćenoj zoni.
Odgovarajući odabir sifona za paru sa ugrađenom-mogućnošću odzračivanja-termostatskim ventilacijskim otvorima ili plutajućim-i-termostatskim sifonima-kontinuirano uklanja-nekondenzujuće plinove iz izmjenjivača. Sistem za paru treba da sadrži ventilacione otvore na svim visokim tačkama gde se mogu akumulirati gasovi.
Rezime
Pouzdane performanse PTFE izmenjivača toplote zahtevaju parametre kvaliteta pare izvan pritiska i temperature. Minimalni udio suhoće od 98% sprječava taloženje i eroziju čvrstih tvari. Pregrijavanje treba ograničiti na 10 stupnjeva iznad zasićenja kako bi se zaštitili potporni materijali. Sadržaj gasa koji se ne može kondenzovati treba održavati ispod 0,5% kroz pravilno odzračivanje i odabir sifona za paru.
Ove specifikacije, kada su uključene u nabavku izmjenjivača i dizajn parnog sistema, osiguravaju da PTFE izmjenjivač topline isporučuje svoje projektovane termičke performanse tokom svog radnog vijeka bez zaprljavanja{0}}strane pare ili degradacije potpornog materijala.
Inženjerske preporuke za poboljšanje kvaliteta pare u postojećim instalacijama PTFE izmjenjivača topline dostupne su nakon podnošenja trenutnih mjerenja kvaliteta pare, podataka o performansama izmjenjivača i bilo kakvog uočenog unutrašnjeg zaprljanja ili degradacije potpore.
