Състоянието на различно ниво
Резервоар за химическо третиране обработва партиди, които започват със 100% пълен резервоар и завършват с 70% пълен, когато разтворът се изразходва или прехвърля. Нивото на течността спада стабилно в продължение на 4-часов цикъл, след което резервоарът се пълни отново и цикълът се повтаря. PTFE топлообменникът, монтиран близо до дъното на резервоара, е напълно потопен в началото на цикъла и 30% от дължината на неговата тръба е изложена на парното пространство в края на цикъла.
Откритите тръби пренасят пара при 143 градуса, докато са заобиколени от въздух и технологична пара вместо течност. Това е частичен сух-пожар-не пълна загуба на течност от катастрофално събитие, а хронично, циклично излагане. Въпросът е дали PTFE топлообменникът може да понесе това състояние без повреда или опасна работа.
Толерантността на PTFE към излагане на-фаза на изпарения
PTFE толерира непрекъснати работни температури до 260 градуса. Пара при 3 barg се насища при 143 градуса. PTFE тръба, носеща пара от 143 градуса и изложена на въздух, остава доста под границата на температурата на материала. Стената на тръбата не се разгражда. Не настъпва химическа промяна. PTFE е безопасен от термични повреди в-изложената на изпарения част.
Проблемът не е самият PTFE, а поддържащата система. Ако опорните плочи или дистанционните елементи в зоната, изложена на изпарения-, са произведени от PVDF (експлоатационен лимит приблизително 150 градуса), те могат да омекнат или да се изкривят при повтарящи се цикли при 143 градуса. Поддържащите компоненти от PTFE, оценени за 260 градуса, не са засегнати. Топлообменникът трябва да бъде посочен с всички компоненти в потенциалната зона на изпарения, произведени от PTFE, а не от PVDF или други полимери с по-ниска{7}}температура.
Връзките на колектора при проникването на резервоара, ако са разположени над максималното ниво на течността, също са в зоната на парата. Тези връзки трябва да са изцяло от PTFE. Металните връзки, ако се използват, трябва да бъдат разположени отвън, където не са изложени на корозивната атмосфера на резервоара.
| Работно състояние | Ефект върху PTFE топлообменник |
|---|---|
| Тръби, изложени на 143 градуса пара във въздуха | Без повреда (PTFE оценен на 260 градуса) |
| PTFE опорни плочи в парната зона | Без повреда (същата оценка на материала като тръбите) |
| PVDF опорни плочи в парната зона | Възможно изкривяване (ограничение на PVDF ~150 градуса; маргинално при 143 градуса) |
| Циклично намокряне и сушене | Няма ефект (PTFE е хидрофобен; няма механизъм на корозия) |
| Кондензация на технологични пари върху открити тръби | Без химическа атака (PTFE химически инертен) |
| Термичен цикъл (потапяне до излагане) | Без умора (вискоеластично настаняване) |
Пренос на топлина по време на частично потапяне
Откритата тръбна секция допринася за незначителен пренос на топлина към технологичния флуид-тя е заобиколена от въздух и пари, а не от течност. Ефективната топлопреносна повърхност е само потопената част. Парата в откритата секция продължава да тече, но кондензира предимно в потопената секция, където топлината се отстранява.
Намаляването на ефективната повърхност, когато нивото на течността спада, намалява общата топлинна мощност на обменника. Системата за контрол на температурата трябва да компенсира-или чрез увеличаване на налягането на парата, или чрез приемане на по-ниска скорост на нагряване. Топлообменникът трябва да бъде оразмерен за минимално потопено състояние, като проектната топлинна мощност се доставя, когато само 70% от дължината на тръбата е потопена.
Преходът между потопената и откритата зона създава температурен градиент по стената на тръбата. На повърхността на течността температурата на стената се променя от приблизително 55-65 градуса (потопен) до близо 143 градуса (изложен) на кратко разстояние. Този градиент създава термично напрежение в стената на тръбата. PTFE поема това напрежение чрез вискоеластична релаксация. Не се натрупват щети при повтарящи се цикли.
Изискването за-суха противопожарна защита
Въпреки че PTFE толерира частично излагане на пари, пълното{0}}пожар-работеща пара без течност в резервоара-трябва да се предотврати. Откритите колектори и външните тръбопроводни връзки може да не са предназначени за непрекъсната работа на сухо. Блокировка на ниско-ниво трябва да изключи подаването на пара, ако нивото на течността падне под минимална зададена точка, обикновено 150 mm над дъното на тръбния сноп. Това осигурява граница на безопасност срещу пълна загуба на течност.
Резюме
PTFE топлообменник може да работи безопасно в резервоар с 30% флуктуация на нивото на течността по време на нормално производство, при условие че всички компоненти в изложената на пара -зона са произведени от PTFE (не PVDF) и топлообменникът е оразмерен за минимално потопено състояние. PTFE понася температурата на парата от 143 градуса във въздуха без разграждане. Цикличното намокряне и изсушаване няма химически или механичен ефект. Препоръчва се блокиране на ниско{6}}ниво, за да се предотврати напълно сух-пожар.
Инженерна поддръжка за спецификация на PTFE топлообменник в резервоари с променливо{0}}ниво е достъпна при подаване на минимални и максимални нива на течност, налягане на парата, състав на атмосферата на резервоара и изисквания за температура на процеса.
