Miért alakulnak ki a PTFE hőcserélők bypass szivárgása, és hogyan javítható?

A bypass szivárgás nem a külső környezetbe történő szivárgás, hanem egy belső, rövidre{0}}vágott-héj-oldali folyadék, amely a csőköteg körül áramlik, nem pedig azon keresztül. Ez a belső bypass a hőátadó felület elvesztését és a hőcserélő hatékonyságának csökkenését okozza, de kívülről nem látható. A teljesítménycsökkenés diagnosztizálásához és a sikeres javítások megtervezéséhez fontos ismerni a bypass szivárgás PTFE hőcserélő problémáinak útvonalait és okait. Ez a cikk a gyakori szivárgási csatornákat, a szivárgás okait és a hőteljesítmény helyreállításának javítási lépéseit tárgyalja.

Bypass szivárgás: mi ez és miért számít?
A héj-és-csöves hőcserélőben a héj-oldali folyadéknak a csőkötegen keresztül kell áramolnia terelőlemezek által irányítva. A bypass szivárgás akkor fordul elő, ha a folyadék egy része nem éri a csöveket, mert rövidebb, alacsonyabb ellenállású úton folyik le. A folyadék kismértékű vagy nulla hőmérsékletváltozással távozik a hőcserélőből, ami csökkenti a teljes hőátadási sebességet.

A bypass szivárgás káros, különösen a PTFE hőcserélők esetében, amelyek hővezető képessége már alacsonyabb, mint a fém egységek. A 20%-os bypass áramlás 25-35%-kal csökkentheti az effektív hőátbocsátási tényezőt, mivel a megkerült közeg nem vesz részt a hőcserében. A probléma belső, és külső szemrevételezéssel vagy nyomáspróbával nem, csak hőteljesítmény-ellenőrzéssel vagy belső vizsgálattal lehet megtalálni.

PTFE hőcserélő elsődleges bypass szivárgási útvonalai
A héj-oldali folyadék három különböző módon tudja megkerülni a csőköteget.

1. Köteg-a héj{2}}hézag (gyűrűs bypass)
Mindig van egy hely a legkülső csövek és a héj belső fala között. Ez a gyűrű alakú rés szükséges a csőköteg beillesztéséhez és eltávolításához. Ezt a rést egy jól megépített hőcserélő tölti ki tömítőcsíkokkal (néha bypass tömítésekkel) vagy álcsövekkel, amelyek korlátozzák az áramlást. A tömítőcsíkok gyakran lapos acélrudak vagy PTFE{3}}töltött szalagok, amelyeket a terelőlemezekre rögzítenek, és amelyek kifelé állnak és érintkeznek a héj falával.

Ha a tömítőcsíkok hiányoznak, elhasználódtak vagy elszakadtak, a héj oldalán lévő folyadék könnyen átfolyik a gyűrű alakú résen anélkül, hogy behatolna a csőkötegbe. Ez a fő elkerülő út.

2. Terelő a héjtól
A terelőlemezek nem illeszkednek szorosan a héjba. Egy kis hézag (általában 1–3 mm) biztosított az összeszerelés és a hőtágulás érdekében. A folyadék átfolyhat az egyes terelőlemezek szélein, különösen azon a tetején és alján, ahol a terelőlemez vágása történik. Az új hőcserélőkben a szivárgás szerény (a teljes áramlás 2-5%-a). Ha azonban a terelőlemezek megsérülnek, megcsavarodnak, korrodálódnak vagy erodálódnak, a hézag megnő, és a bypass áramlás jelentősen megnő.

A vízkalapács (gőzkalapács), a héjoldali folyadékban szállított idegen tárgyak és a fém terelőlemez-alkatrészek korróziója károsíthatja a PTFE hőcserélő terelőlemezeit (maguk a PTFE csövek nem korrodálnak, de a fém terelőlapok és tartólemezek igen).

3. A csőtől a terelőelemig terjedő távolság
Mindegyik terelőlemezen van egy lyuk, amelyen keresztül egy PTFE cső folyik át. A flexibilis PTFE cső mozgásának lehetővé tétele és a hőtágulás során bekövetkező megtapadások elkerülése érdekében 0,2-0,5 mm-es térre van szükség. Ezek a kis gyűrű alakú lyukak lehetővé teszik a folyadék távozását. A cső és a terelőlemez szivárgása általában kis mértékben járul hozzá a bypasshoz a legtöbb kivitelben (általában<5% of total bypass) due of the pressure drop across each baffle forcing flow down the many tube holes. However, the cumulative effect can be significant in exchangers with many baffles and low-viscosity fluids.

A PTFE bypass szivárgásos hőcserélők okai
A belső vizsgálat általában a következő állapotok közül egyet vagy többet tár fel:

Kopott vagy hiányzó időjárási csíkozás
A tömítőcsíkokat csavarokkal, kapcsokkal vagy hegesztéssel rögzítik a terelőlemezekhez. A csavarok idővel meglazulhatnak, a kapcsok meghibásodhatnak, vagy maguk a szalagok korrodálódhatnak vagy leromolhatnak. Egyes helyszíni-javított kötegeknél előfordulhat, hogy a tömítőcsíkokat nem-szerelték vissza az újra-csöveket követően. Rendszeres felfedezés, hogy a tömítőcsíkok csak néhány terelőlemezen vannak, vagy teljesen hiányoznak.

Sérült terelőlapok,
A zavarokat a következőképpen lehet megtörni:

Gőzkalapács – Az ismétlődő lökéshullámok meghajlíthatják vagy összetörhetik a fém terelőlemezeket a csőnyílások közelében.

Korrózió - Az acél terelőlapok elvékonyodhatnak és elveszíthetik alakját korrozív használat során (még PTFE-csövek esetén is).

Mechanikai ütés - A terelőlemezek meghajolhatnak a köteg behelyezése vagy eltávolítása során, ha nem igazítják őket megfelelően.

Már nem illeszkedik szorosan a héjhoz, a hajlított terelőlemez jelentős hézagot hoz létre. A törött terelőlemezből hiányozhatnak olyan részek, amelyek lehetővé teszik az áramlást.

Nagy héjhézag az eredeti kialakítástól
Az alacsony költségű-PTFE hőcserélők némelyike ​​túlzott mértékű köteg---hézagokkal készül a gyártás megkönnyítése érdekében. 10 mm-es vagy nagyobb rés lehet. A tömítőcsíkok hiányoznak vagy túl kicsik. Ezekben a helyzetekben a bypass szivárgás tervezési jellemző, és nem küszöbölhető ki teljesen jelentős átalakítás nélkül.

A bypass szivárgás diagnosztizálása a hőcserélő kinyitása nélkül
Ha a bypass szivárgás gyanúja merül fel:

A bemeneti/kimeneti hőmérsékletből és áramlási sebességből számított hőátadási sebesség sokkal alacsonyabb, mint a tervezett adat, annak ellenére, hogy a csövek tiszták és nincsenek külső szivárgások.

A héjoldali nyomásesés kisebb, mint az azonos áramlási sebességnél mért korábbi értékek. A kisebb nyomásesés azt jelenti, hogy a folyadék kisebb ellenállású csatornán (bypass) áramlik át.

A héj-oldali folyadék (ΔT) hőmérséklet-változása nem a vártnak megfelelő, és a cső-oldali kimeneti hőmérséklete is a céltól eltérő.

Először is létfontosságú, hogy kizárjuk a gyenge teljesítmény alternatív magyarázatait: szennyeződés, beszorult nem{0}}kondenzálódó anyagok vagy alacsonyabb áramlási sebesség. Ha ezek eltűnnek, akkor valószínűleg a bypass szivárog.

Kerülje a szivárgást javító intézkedések
A megfelelő javítás a csőköteg súlyosságától és hozzáférhetőségétől függ.

1. Tömítőcsíkok cseréje (leggyakoribb javítás)
A kivehető csőköteggel rendelkező hőcserélőknél a tömítőcsíkok a tervezett leállás során helyezhetők be vagy eltávolíthatók. A folyamat a következő:

A héj fedelét eltávolítják, és a csőköteget kihúzzák.

A terelőlapokat megvizsgálják. Tisztítsa meg a törmeléket és a korróziót a meglévő tömítőszalag barázdáiról.

Az új tömítőcsíkokat (gyakran PTFE-vel impregnált szövet, fémrugós szalagok vagy tömör PTFE rudak) a kívánt hosszúságra vágják, és beillesztik az egyes terelőlemezek nyílásaiba. A csíkoknak úgy kell kinyúlniuk, hogy kis interferenciával (0,2–0,5 mm-es összenyomással) érintkezzenek a héj belső falával.

A csíkokat csavarok tartják a helyükön, vagy a terelőlap éleinek levágása (fémlécek esetén). Egyes kialakítások úgy tartják a csíkokat, hogy a héj nyomása a terelőlemezhez nyomja.

A köteg újra fel van szerelve, és a hőcserélőt tesztelték.

Ez a javítás általában az elvesztett teljesítmény 90-100%-át helyreállítja, ha a terelőlapok nem sérülnek meg.

2. A terelőlemez javítása vagy cseréje
A tömítőcsíkok önmagukban nem tudják rögzíteni az elhajlott, eltört vagy korrodált terelőlemezeket. A sérült terelőlemezeket meg kell javítani vagy ki kell cserélni. A PTFE hőcserélők terelőlemezei általában fémből (rozsdamentes acél vagy szénacél) készülnek, amelyek lehetnek:

Kiegyenesített -- Kis ívek laposra nyomhatók hidraulikus présben.

Hegesztett - A repedéseket felhegesztik és simára csiszolják. Ügyeljen arra, hogy a terelőlemez ne torzuljon el.

Kicserélve – Súlyosan sérült terelőlapokat vágnak ki a kötegből, és új terelőlemezeket csavarnak a PTFE csövekre. Ez munkaigényes-művelet, amelyet gyakran teljes újratömítés során hajtanak végre.

A terelőlemez javítása után új tömítőcsíkokat kell felszerelni.

3. Shell-Oldalsó áramlás beállítása (ideiglenes enyhítés)
Olyan helyzetekben, amikor az azonnali szétszerelés nem lehetséges, a működési beállítások részben kompenzálhatják a bypass szivárgását. A héj-oldali áramlási sebesség növelése növeli a sebességet mind a csőkötegen, mind a bypass réseken keresztül. Mivel a nyomásesés a sebesség négyzetével növekszik, a nagyobb áramlási sebesség javíthatja a csöveken ténylegesen áthaladó folyadék arányát. Ez azonban nem szünteti meg a kiváltó okot, és növeli a szivattyúzási energiát. Ez csak átmeneti intézkedésnek minősül.

4. Újratervezés súlyos kiürítési problémákra
Az eredendően túlméretezett héjhézagú hőcserélőkben (rossz eredeti kialakítás) megkísérelhető vastagabb tömítőcsíkokkal történő utólagos felszerelés vagy próbacsövek beépítése a gyűrű alakú térbe. A próbacsövek rövid PTFE-csövek, amelyeket a legkülső csőfuratokba helyeznek, de a csőlemez végeinél tömítettek, hogy ne áramoljon át rajtuk. Helyet foglalnak és blokkolják az elkerülőt. Ez a megközelítés további lyukak fúrását igényli a terelőlemezekben és a csőlemezekben, és általában erre szakosodott javítóműhely végzi.

Kereszt-metszeti diagram leírása (szöveg megjelenítése)
A következő leírás egy tipikus PTFE-héj-és-csöves hőcserélő megkerülési útvonalait szemlélteti keresztirányú keresztmetszetben:

A külső kör a héj belső falát jelenti.

Belül kis körök kör alakú tömbje képviseli a PTFE csöveket.

A cső legkülső körei és a héj belső fala közötti rés a köteg---hézag (gyűrű alakú elkerülő út). Egy jól megtervezett hőcserélőben tömítőcsíkok (amelyek kis téglalapok a terelőlemezhez vannak rögzítve) nyúlnak be ebbe a résbe, szinte érintve a héj falát.

A terelőlemez a héj belsejét keresztező vízszintes vonalként látható, felül és alul kivágásokkal (a terelőlap ablak). A terelőlemez élei körül -a terelőlemezen keresztül-át-a héjhézagig- áramló folyadék nyilakként jelenik meg a terelőlap hegye és a héj fala között.

Az egyes csövek és a terelőlap között lévő kis nyilak a cső -terelőlemez közötti szivárgását jelzik.

A tömítőcsíkok blokkolják a gyűrű alakú bypass-t. Ha hiányzik, nagy nyilak jelzik az akadálytalan áramlást a gyűrű alakú résen keresztül.

A bypass szivárgásának megelőzése
A bypass szivárgását legjobban a tervezés és az első összeszerelés során lehet megelőzni:

Adja meg a TEMA R vagy B osztályú konstrukciót – Ezek a szabványok maximális hézagokat határoznak meg, és egy bizonyos méret feletti héjátmérőhöz tömítőcsíkokat írnak elő.

Használjon kettős tömítőcsíkokat – terelőlemezenként két sor tömítőléc redundanciát biztosít.

Ellenőrizzük a tömítőcsíkokat az újracsövezés során – A hiányzó vagy sérült csíkokat az újra összeszerelés előtt pótoljuk.

Kerülje a vízkalapácsot – Amint azt a kapcsolódó útmutatókban tárgyaltuk, a gőzkalapács károsítja a terelőlemezeket és meglazítja a tömítőszalag rögzítéseit.

Az időszakos belső ellenőrzésnek (3-5 évente) ki kell terjednie a tömítőszalagok tömítettségének és a terelőlemezek állapotának ellenőrzésére. Ha korábban felmerül a bypass szivárgás gyanúja, egy ismert áramlási sebességgel végzett nyomásesés-teszt összehasonlítható az alapadatokkal.

Következtetés
A bypass szivárgás olyan tervezési és karbantartási probléma, amely csendesen rontja a PTFE hőcserélő teljesítményét. Az elsődleges útvonalak a köteg-a-héjhézag (gyűrűs bypass) és a terelőlemez-a-héjhézag. A leggyakoribb okok a hiányzó vagy elkopott tömítőcsíkok és a sérült terelőlemezek. A belső ellenőrzés gyakran feltárja ezeket a problémákat. A korrekciós intézkedések közé tartozik a tömítőcsíkok cseréje, a sérült terelőlapok javítása vagy cseréje, valamint ideiglenes intézkedésként a héj{8}}oldali áramlásának növelése. Súlyos hézagproblémák esetén próbacsövekre vagy újratervezésre lehet szükség. A bypass szivárgás PTFE hőcserélő problémája 10-30%-kal csökkentheti a hőátadást, de a legtöbb esetben teljesen kijavítható a tervezett leállás során. A megfelelő gyártás megfelelő tömítőcsíkokkal és az időszakos belső ellenőrzés megőrzi a hőhatékonyságot és meghosszabbítja az élettartamot.