Hogyan lehet észlelni és csökkenteni az áramlást{0}}a csőrezgést függőleges PTFE hőcserélőben?

A PTFE csövek tartólemezeiknek táncoló hangja egy magas, függőleges hőcserélőből származó mély rezonáns zümmögés, valamint a héj{0}}oldali nyomáscsökkenés lassú növekedése. A vibráció nem pusztán zaj, hanem egy hosszú, tartós szaggatás és kopás, amely elvághatja a csövet. Az áramlás-kiváltotta vibráció elismert mechanikai probléma a függőleges PTFE hőcserélőkben. Megfelelő diagnózissal és célzott enyhítéssel (azaz közbenső csőtámaszok hozzáadásával és a héj-oldalsó fúvóka helyzetének megváltoztatásával) a probléma még a cső meghibásodása előtt orvosolható.

Rezgés észlelése függőleges PTFE csőcserélőn
Fontos, hogy a felismerés időben megtörténjen. A PTFE csövek rugalmasak, mint a fémcsövek, és természetes frekvenciájuk természetesen alacsony. Az alábbiak azt mutatják, hogy áramlás által kiváltott vibráció lehet jelen:

Hallható zümmögés vagy alacsony frekvenciájú zúgás, amely az áramlási sebességtől függően változik.

A héj-oldali nyomásesése váratlanul megnövekszik (az áramlási csatornák eltömődése a törmelék vagy a cső deformációja miatt)

Vizuális bizonyíték a vizsgálat során - polírozott területek, bevágások vagy elvékonyodás a csöveken a tartólemez furatainál; fehér por (PTFE kopástörmelék) a héj aljában.

A ciklikus hajlítási terhelések következtében több csőszivárgás a cső-a-csőlemez csatlakozásainál.

Ha rezgés gyanúja merül fel, egy egyszerű sztetoszkóp vagy egy gyorsulásmérő mérés a héjon a bemeneti fúvóka közelében azonosítja az uralkodó frekvenciát. Ki kell számítani a leghosszabb támaszték nélküli csőszakasz természetes frekvenciáját, és össze kell hasonlítani a héj oldali áramlásának örvényleválási frekvenciájával.

Az áramlás által kiváltott vibráció fizikája függőleges héjban
A héj oldalán lévő folyadék, gyakran korrozív folyadék vagy gáz, egy bemeneti fúvókán keresztül belép a függőleges PTFE hőcserélőbe. Két tipikus gerjesztési módszer

Vortex leadása - Ahogy a folyadék elhalad az egyes PTFE-csövek mellett, az áramlás irányában váltakozó örvények keletkeznek, amelyek az áramlás irányára merőlegesen változó emelőerőket biztosítanak. A rezonancia akkor lép fel, ha a leválási frekvencia megegyezik a cső belső frekvenciájával, és jelentős amplitúdójú rezgések keletkeznek.

Turbulens súrlódás - A rossz szögben elhelyezett szívófúvóka (pl. tangenciális vagy oldalsó-bemenet diffúzor nélkül) nagy sebességű sugarat irányít közvetlenül a csőkötegre. A sugár véletlenszerű nyomásingadozásokat okoz, amelyek megrázzák a csöveket, különösen a bemeneti nyílás tetején, a nem alátámasztott területen.

Gravity wants to keep tubes vertical but a lengthy unsupported span of tubes (typically >1,5-2 m) meglehetősen sérülékeny. A kockázat ott a legnagyobb, ahol a legnagyobb a héj oldali sebessége, közvetlenül a bemeneti fúvóka után.

Enyhítési stratégia: a csövek merevítése, az áramlás megnyugtatása
A javítás a csövek meghúzása és az áramlás csillapítása. Két fő korrekciós tevékenységet külön-külön vagy kombinálva hajtanak végre.

1. Szerelje be a közbenső csőtartó lemezeket
A PTFE csövek nem támasztott hosszának csökkentésével a merevség nő, és a sajátfrekvencia sokkal magasabb lesz, mint az örvényleválási frekvencia. A meglévő felső és alsó csőlemezek közé további tartólemezek kerülnek egy függőleges hőcserélőben.

A kiegészítő tartólemezek fontos tervezési kritériumai:

Anyag – PTFE{0}}bevonatú vagy fluorpolimerrel-bélelt fémlemezek, vagy megfelelő vastagságú tömör PTFE lemezek a hajlítás elkerüléséhez.

Furathézag - A lyukaknak 0,5–1,0 mm-rel nagyobbaknak kell lenniük, mint a cső külső átmérője Túl szoros: cső becsípődése, kopás; túl laza: túl sok oldalirányú mozgás.

Igazítás - Minden tartólemeznek pontosan egy vonalban kell lennie a csőlemezekkel, hogy a csövek ne görbüljenek meg az összeszerelés során. Javasoljuk a lézeres beállítást vagy a precíz fúrókat.

Szám és térköz – A maximális támaszték nélküli fesztávot olyan pontra kell csökkenteni, ahol a cső sajátfrekvenciája meghaladja a legmagasabb előre jelzett örvényleválási frekvenciát. A tipikus PTFE csövek (6-12 mm külső átmérőjű) 1,5 m/s-ig biztonságosak a héjoldali vízsebességig, ha a fesztávok 300-500 mm.

A tartólemezek meglévő hőcserélőhöz való hozzáadása magában foglalja a csőköteg eltávolítását, a tartólemez rögzítő rudak fúrását vagy hegesztését, majd óvatos újra{0}}összeszerelést. Ez egy nagy, egyszerű utólagos felszerelés.

2. Változtassa meg a héj oldalsó fúvóka tájolását, és biztosítson egy ütközőlemezt
A shell{0}}oldalsó bemenet a vibráció gyakori oka. A tangenciális fúvóka örvénylő áramlást hoz létre, amely a héj teljes hosszában fut. A rosszul elhelyezett radiális fúvóka (pl. egyenesen a csőköteg felé irányul) nagy sebességű-sugarat hoz létre, amely eltalálja a felső csöveket.

Mérséklő intézkedések:

Változtassa meg a bemeneti fúvókát érintőlegesről radiálisra, hogy az áramlás a csőlapokkal vagy a héj falával párhuzamosan irányuljon, ne a köteggel.

Szereljen be egy ütközőlemezt (diffúzort vagy áramláselosztót) közvetlenül a burkolatba a szívófúvókával szemben. A lemez egy lapos vagy ívelt fémlemez, általában PTFE{1}}béléssel, amely megtöri a sugarat, és egyenletesen osztja el az áramlást a héj keresztmetszetében.

Helyezzen egy perforált terelőlapot a bejárathoz vagy annak közelébe, hogy csökkentse a sebességet, mielőtt az érintkezne a csőköteggel.

Ezek a módosítások csökkentik a maximális sebességet, és eltávolítják az örvénykomponenst úgy, hogy mind a becsapódás, mind az örvényleválás amplitúdója nagymértékben csökken.

Megjegyzések a műszaki pontossághoz
A cső természetes frekvenciáját jóval magasabban kell tartani, mint az örvényleválási frekvenciát. A PTFE csövek rugalmassági modulusa alacsony (körülbelül 400{5}}500 MPa), így még közepes fesztávok (1 méter) is rezonálhatnak 0,5-0,8 m/s áramlási sebességnél. A számítást az Euler-Bernoulli nyalábegyenlet alapján javasolt elvégezni fix-fix végfeltételekkel.

A sebesség a héj oldalán a bemeneti fúvóka közelében a legnagyobb. Ez a zóna a kulcszóna a vibráció kiváltására. Ezért a tartólemezeket szorosabban kell elhelyezni a hőcserélő felső részében, és a bemeneti diffúzort megfelelően meg kell tervezni.

Meglévő egységek gyakorlati helyszíni szemle
Amikor egy vibráló függőleges PTFE hőcserélőn lévő helyre hívják, a következőket kell tenni:

Mérje meg a rezgés amplitúdóját és frekvenciáját különböző magasságokban gyorsulásmérővel.

Állítsa be az örvényleválás kritikus sebességét a cső természetes frekvenciájának megfelelőre.

Ha a hőcserélő kinyitható, vizsgálja meg a belső köteget a csőrepedések és a tartólemez furatainak kopása szempontjából.

Javasoljon átszerelést – adjon hozzá 2-3 közbenső tartólemezt, és ha a fúvóka érintőleges, adjon hozzá egy ütközőlemezt. Alternatív megoldásként a héj oldali bemeneti fúvóka áthelyezése is kialakítható.

Absztrakt
Az áramlás által keltett vibráció a függőleges PTFE hőcserélőben olyan mechanikai probléma, amely lehetőleg már a tervezési szakaszban megoldható megfelelő csőtámasz és jól megtervezett héj-oldali bemenet biztosításával. A közbenső csőtartó lemezek és az áramlást{3}}diffundáló ütközőlemez hozzáadása egy meglévő vibrációs géphez elnémíthatja a zümmögést és megmentheti a csöveket. Sok vegyipari és bevonatoló üzemben van tapasztalatunk függőleges PTFE hőcserélők utólagos felszerelésében a csövek rezgéscsillapítására. A csendes, nyugodt csőköteg egészséges csőköteg. És helyes tervezéssel visszahozhatja ezt a csendet.