Изтичането чрез байпас не е изтичане към външната среда, а вътрешен пряк път-черупка-флуид, който тече около тръбния сноп, вместо през него. Този вътрешен байпас губи повърхностна площ за пренос на топлина и намалява ефективността на обменника, но остава невидим отвън. Разбиране на пътищата и причините забайпас теч PTFE топлообменникпроблеми е от съществено значение за диагностициране на загуба на производителност и планиране на ефективни ремонти. Това ръководство описва обичайните пътища на изтичане, техните причини и коригиращите действия, които възстановяват топлинната ефективност.
Какво е изтичане на байпас и защо има значение?
В кожухотръбен-и-топлообменник флуидът от-страни на кожуха е предназначен да тече през тръбния сноп, направляван от прегради. Байпасно изтичане възниква, когато част от тази течност избягва контакт с тръбите, като поема по по-къс път с по-ниско-съпротивление. Течността излиза от топлообменника с малка или никаква промяна на температурата, намалявайки общата скорост на пренос на топлина.
За PTFE топлообменници, които вече имат по-ниска топлопроводимост от металните модули, изтичането на байпас е особено вредно. Байпасен поток от 20% може да намали ефективния коефициент на топлопреминаване с 25–35%, тъй като байпасният флуид не участва в топлообмена. Проблемът е вътрешен и не може да бъде открит чрез външна визуална проверка или изпитване под налягане-само чрез наблюдение на топлинните характеристики или вътрешно изследване.
Първични байпасни пътища на изтичане в PTFE топлообменници
Три отделни пътя позволяват на флуид-отстрани на корпуса да заобиколи тръбния сноп.
1. Просвет-към-черупката (пръстеновиден байпас)
Винаги има празнина между най-външните тръби и вътрешната стена на черупката. Това пръстеновидно пространство е необходимо, за да позволи поставянето и отстраняването на тръбния сноп. В добре -проектиран топлообменник, уплътнителни ленти (наричани също байпасни уплътнения) или фиктивни тръби се монтират в тази междина, за да блокират потока. Уплътнителните ленти обикновено са плоски метални пръти или PTFE-напълнени ленти, прикрепени към преградите, простиращи се навън, за да контактуват със стената на корпуса.
Когато уплътнителните ленти липсват, износени са или са счупени, течността от страната-на корпуса тече свободно през пръстеновидната междина, без да пресича тръбния сноп. Това е най-значимият обходен път.
2. Разстояние от-до-черупка
Преградите не пасват идеално в корпуса. Съществува малка хлабина (обикновено 1–3 mm), която позволява сглобяване и термично разширение. Течността може да изтече около краищата на всяка преграда, особено в горната и долната част, където се намира срезът на преградата. В новите топлообменници това изтичане е незначително (2–5% от общия поток). Въпреки това, ако преградите се повредят-изгънат, корозирали или ерозирали-просветът се увеличава и байпасният поток нараства значително.
Повреда на преградите на PTFE топлообменника може да се получи от воден удар (парен чук), чужди предмети, пренесени в течността от -страни на корпуса, или корозия на метални компоненти на преградата (самите PTFE тръби не корозират, но металните прегради и опорните плочи могат).
3. Разстояние от тръба-до-преграда
Всяка PTFE тръба преминава през отвор във всяка преграда. Необходима е хлабина от 0,2–0,5 mm, за да се позволи на гъвкавата PTFE тръба да се движи и да се предотврати залепване по време на термично разширение. През тези малки пръстеновидни процепи може да изтече течност. В повечето конструкции изтичането от тръба-към-преграда е сравнително малък принос (обикновено<5% of total bypass) because the pressure drop across each baffle drives flow through the many tube holes, but the cumulative effect can be noticeable in exchangers with many baffles and low-viscosity fluids.
Причини за изтичане на байпас в PTFE топлообменници
Вътрешната проверка често разкрива едно или повече от следните състояния:
Липсващи или износени уплътнителни ленти
Уплътнителните ленти се закрепват към преградите чрез винтове, скоби или заваряване. С течение на времето винтовете могат да се разхлабят, скобите могат да се счупят или самите ленти могат да корозират или ерозират. В някои полеви-ремонтирани снопове уплътнителните ленти може да не са били монтирани отново след пренасочване. Често срещана констатация е, че уплътнителните ленти присъстват само на няколко прегради или изобщо липсват.
Повредени прегради
Преградите могат да бъдат повредени от:
Парен чук– Повтарящите се ударни вълни могат да огънат или спукат металните прегради, особено близо до отворите на тръбите.
Корозия– Стоманените прегради при корозионна експлоатация (дори с PTFE тръби) могат да изтънеят и да загубят формата си.
Механично въздействие– По време на поставяне или премахване на снопа, преградите може да се огънат, ако не са правилно подравнени.
Огънатата преграда вече не приляга плътно към черупката, създавайки голям луфт. Напукана преграда може да има липсващи секции, които позволяват поток.
Извънгабаритно пространство на черупката от оригиналния дизайн
Някои-евтини PTFE топлообменници са изградени с прекомерно големи разстояния между-до-корпуса, за да се опрости производството. Може да има хлабина от 10 mm или повече и уплътнителните ленти са или пропуснати, или са с малък размер. В такива случаи изтичането на байпас е присъщо на конструкцията и не може да бъде напълно коригирано без значителна модификация.
Диагностициране на теч от байпас без отваряне на топлообменника
Подозира се теч от байпас, когато:
Измерената скорост на топлопредаване (изчислена от входни/изходни температури и дебит) е значително по-ниска от проектната стойност, въпреки чистите тръби и липсата на външни течове.
Спадът на налягането-от страната на кожуха е по-нисък от историческите стойности за същия дебит. Намаленият спад на налягането показва, че течността поема по път с по-ниско-съпротивление (байпас).
Промяната на температурата на флуида-от страната на корпуса (ΔT) е по-малка от очакваното, докато температурата на изхода от страната-на тръбата също е извън целта.
Важно е първо да изключите други причини за лоша производителност: замърсяване, уловени не{0}}кондензиращи материали или намален дебит. Ако те бъдат елиминирани, вероятният виновник е изтичането на байпас.
Коригиращи действия за изтичане на байпас
Подходящият ремонт зависи от тежестта и достъпността на тръбния сноп.
1. Смяна на уплътнителните ленти (най-често срещаната поправка)
За топлообменници с подвижни тръбни снопове, уплътнителните ленти могат да бъдат монтирани или сменени по време на планирано прекъсване. Процедурата:
Капакът на корпуса се отстранява и тръбният сноп се изтегля.
Преградите се проверяват. Съществуващите канали на уплътнителната лента се почистват от остатъци и корозия.
Нови уплътнителни ленти (обикновено PTFE-импрегниран плат, метални пружинни ленти или плътни PTFE пръти) се нарязват по дължина и се вкарват в жлебовете на всяка преграда. Лентите трябва да се простират навън, за да контактуват с вътрешната стена на корпуса с лека намеса (0,2–0,5 mm компресия).
Лентите се закрепват с винтове или чрез пробиване на преградните ръбове (за метални ленти). При някои конструкции лентите се държат от натиска на корпуса срещу преградата.
Пакетът се преинсталира и топлообменникът се тества.
Този ремонт обикновено възстановява 90–100% от загубената производителност, ако самите прегради са неповредени.
2. Ремонт или подмяна на преграда
Ако преградите са огънати, напукани или корозирали, уплътнителните ленти сами по себе си няма да поправят байпаса. Повредените прегради трябва да бъдат поправени или заменени. За PTFE топлообменници преградите обикновено са метални (неръждаема стомана или въглеродна стомана) и могат да бъдат:
Изправени– Малките завои могат да бъдат пресовани плоски в хидравлична преса.
Заварени– Пукнатините са заварени и гладко шлайфани. Внимава се да не се изкриви преградата.
Сменени– Силно повредените прегради се изрязват от снопа и нови прегради се навиват на PTFE тръбите. Това е трудоемка-операция, която често се извършва по време на пълно повторно завиване.
След ремонта на преградата се монтират нови уплътнителни ленти.
3. Корекция-на страничния поток (временно смекчаване)
За ситуации, при които не е възможно незабавно разглобяване, работните корекции могат частично да компенсират изтичането на байпас. Увеличаването на скоростта на потока-от страната на черупката повишава скоростта както през тръбния сноп, така и през байпасните междини. Тъй като спадът на налягането се увеличава с квадрата на скоростта, по-високият дебит може да подобри дела на течността, която действително преминава през тръбите. Това обаче не коригира основната причина и увеличава енергията на изпомпване. Счита се само за временна мярка.
4. Редизайн за сериозни проблеми с освобождаването
В топлообменници с присъщо голяма хлабина на корпуса (лош оригинален дизайн) може да се направи опит за преоборудване с по-дебели уплътнителни ленти или монтиране на фиктивни тръби в пръстеновидното пространство. Фиктивните тръби са къси части от PTFE тръби, които се поставят в най-външните отвори на тръбите, но са запечатани в краищата на тръбния лист, така че през тях да не тече течност. Те заемат място и блокират байпаса. Този подход изисква пробиване на допълнителни отвори в преградите и тръбните листове и обикновено се извършва от специализиран сервиз.
Описание на диаграмата на кръстосано{0}}сечение (текстово представяне)
Следното описание илюстрира байпасните пътища в типичен PTFE корпус-и-топлообменник, гледан в напречен-разрез:
Външният кръг представлява вътрешната стена на черупката.
Вътре кръгъл набор от малки кръгове представлява PTFE тръбите.
Пролуката между най-външните тръбни кръгове и вътрешната стена на черупката е хлабината-към-черупката (пръстеновиден байпасен път). В добре -проектиран обменник, уплътнителните ленти (изобразени като малки правоъгълници, прикрепени към преградата) стърчат в тази междина, почти докосвайки стената на корпуса.
Преградата е показана като хоризонтална линия, пресичаща вътрешността на корпуса, с изрези (прозорецът на преградата) в горната и долната част. Течността, която тече около ръбовете на преградата-през преградата-към-просвета на корпуса-се показва като стрелки, преминаващи между върха на преградата и стената на корпуса.
Малките стрелки между отделните тръби и преградата представляват изтичане от-към-преградата.
Уплътнителните ленти блокират пръстеновидния байпас. Когато липсват, големи стрелки показват безпрепятствен поток през пръстеновидната междина.
Предотвратяване на изтичане на байпас
Изтичането на байпас се предотвратява най-добре по време на проектирането и първоначалното сглобяване:
Посочете TEMA клас R или B конструкция– Тези стандарти определят максималните хлабини и изискват уплътнителни ленти за диаметри на корпуса над определен размер.
Използвайте двойни уплътнителни ленти– Два реда уплътнителни ленти на преграда осигуряват излишък.
Проверявайте уплътнителните ленти по време на пренавиване– Всички липсващи или повредени ленти се сменят преди повторно сглобяване.
Избягвайте водния чук– Както е обсъдено в съответните ръководства, парният чук поврежда преградите и разхлабва закрепванията на уплътнителната лента.
Периодичната вътрешна проверка (на всеки 3–5 години) трябва да включва проверка на плътността на уплътнителните ленти и състоянието на преградите. Ако по-рано се подозира изтичане на байпас, тест за падане на налягането при известен дебит може да се сравни с базовите данни.
Заключение
Изтичането на байпас е проблем при проектирането и поддръжката, който безшумно влошава работата на PTFE топлообменника. Основните пътища са хлабината-към-черупката (пръстенообразен байпас) и хлабината-към-черупката. Липсващи или износени уплътнителни ленти и повредени прегради са най-честите причини. Вътрешната проверка често разкрива тези проблеми. Коригиращите действия включват подмяна на уплътнителни ленти, ремонт или подмяна на повредени прегради и, като временна мярка, увеличаване на -страничния поток на корпуса. При сериозни проблеми с хлабината може да са необходими фиктивни тръби или редизайн. Абайпас теч PTFE топлообменникпроблемът може да намали преноса на топлина с 10–30%, но повечето случаи са напълно коригираеми по време на планирано прекъсване. Правилното производство с подходящи уплътнителни ленти и периодична вътрешна проверка запазват топлинната ефективност и удължават експлоатационния живот.
