Zagadka zimnego miejsca
Badanie w podczerwieni wiązki wymiennika ciepła z PTFE ujawnia wyraźne zimne punkty-zlokalizowane obszary o średnicy 50–150 mm, gdzie temperatura powierzchni rury jest o 15–30 stopni niższa niż w otaczających obszarach. Zimne punkty pojawiają się na wielu rurach, nie są konsekwentnie zlokalizowane w tym samym miejscu na każdej rurze i utrzymują się niezależnie od regulacji ciśnienia pary.
Dopływ pary jest równomierny. Ciśnienie w głowicy jest stałe. Nic nie wskazuje na zablokowanie rurki. Jednak części wiązki rur nie przenoszą ciepła skutecznie. Zimne punkty oznaczają utraconą zdolność wymiany ciepła, której nie można odzyskać poprzez zwykłe zwiększenie przepływu pary.
Trzy różne mechanizmy powodują powstawanie widocznych zimnych punktów na wymiennikach ciepła z PTFE: wewnętrzne gromadzenie się kondensatu, zanieczyszczenia powierzchni zewnętrznych i kanałowanie-przepływu po stronie procesu. Każdy z nich wytwarza charakterystyczny wzór termiczny, który identyfikuje pierwotną przyczynę.
Mechanizm 1: Wewnętrzne gromadzenie się kondensatu
Kiedy rurka PTFE ma lokalne zwisy lub niski punkt,-spowodowane nieodpowiednim podparciem, odkształceniem pełzającym pod wpływem ciepła lub błędem montażowym,-kondensat gromadzi się w zagłębieniu. Zgromadzony kondensat wypełnia dolną część-przekroju rury, wypierając parę wodną z tej części ścianki rury. Kondensat o temperaturze 100 stopni lub niższej przenosi znacznie mniej ciepła niż para kondensacyjna o temperaturze 143 stopni. Powierzchnia rury nad basenem na obrazie termowizyjnym wydaje się zimna.
Zimny punkt z wewnętrznego basenu ma charakterystyczny kształt: jest zorientowany poziomo w poprzek rury (jeśli rura jest pozioma), ma ostrą dolną granicę w miejscu, w którym znajduje się powierzchnia basenu i może rozciągać się częściowo na obwodzie rury. Plamka nie porusza się wraz ze zmianami w przebiegu procesu,-jest ona ustalona przez geometrię rury.
Rozwiązanie jest mechaniczne:-ponowne podparcie rury w celu wyeliminowania ugięcia lub wymiana rur, w których doszło do trwałego odkształcenia w wyniku pełzania. Wzrost ciśnienia pary nie eliminuje basenu; może zwiększyć szybkość wrzenia w basenie, ale nie usuwa kondensatu.
Mechanizm 2: Zanieczyszczanie powierzchni zewnętrznych
Chociaż PTFE jest odporny na zabrudzenie lepiej niż metale, nie jest odporny. W kąpielach o dużej zawartości cząstek stałych, lepkich osadów lub tendencji do silnego osadzania się kamienia, na powierzchni rur mogą gromadzić się zlokalizowane osady. Osad izoluje ściankę rury od płynu procesowego. Powierzchnia rury pod osadem jest gorętsza po stronie pary, ale chłodniejsza od powierzchni zewnętrznej.-Inwersja termiczna odróżnia osadzanie się kondensatu od gromadzenia się kondensatu.
Zimne miejsce spowodowane zanieczyszczeniem ma nieregularny kształt pasujący do zarysu złoża. Może wystąpić w dowolnym miejscu rury. Wiele plam na tej samej rurze sugeruje osadzanie się cząstek w wyniku-niejednorodnego przebiegu procesu. Plamy mogą z czasem rosnąć lub przesuwać się w miarę gromadzenia się lub złuszczania osadów.
Rozwiązanie polega na czyszczeniu-chemicznym lub mechanicznym osadzie. Obojętność chemiczna PTFE pozwala agresywnym środkom czyszczącym rozpuścić osad bez uszkadzania rury. Zapobieganie polega na poprawie filtracji roztworu procesowego lub dostosowaniu składu chemicznego w celu zmniejszenia wytrącania.
Tabela 1: Diagnoza zimnych punktów na podstawie wzorca termicznego
| Charakterystyka zimnego punktu | Wewnętrzne gromadzenie się kondensatu | Zanieczyszczenie zewnętrzne | Kanałowanie przepływu |
|---|---|---|---|
| Kształt | Pasmo poziome; ostra dolna krawędź | Nieregularny; pasuje do kształtu depozytu | Rozproszony pas pionowy lub ukośny |
| Lokalizacja | W przypadku zwisu rury lub najniższego punktu | Gdziekolwiek; często losowe | Podąża ścieżką przepływu procesu |
| Kontrast temperaturowy | 20-30 stopni poniżej sąsiedniej rury | 10-20 stopni poniżej sąsiedniej rury | 5-15 stopni w wielu rurkach |
| Reakcja na wzrost pary | Plamka utrzymuje się lub nasila | Plamka może się nieznacznie skurczyć | Miejsce bez zmian |
| Reakcja na zmianę przepływu procesu | Bez zmian | Może się lekko przesunąć | Zmiany wzorca punktowego |
| Badanie fizyczne | Rurka ma widoczne ugięcie lub odkształcenie | Widoczny osad na powierzchni rury | Brak widocznej wady tuby |
| Działanie naprawcze | Ponownie-udziel wsparcia lub wymień rurę | Oczyścić powierzchnię rury | Zamontować przegrody rozprowadzające przepływ |
Mechanizm 3:-Kanałowanie przepływu bocznego procesu
W wiązkach zanurzonych w płaszczu-i-rurach lub zbiornikach-płyn procesowy nie zawsze przepływa równomiernie przez wszystkie rurki. Kanałowanie przepływu ma miejsce, gdy płyn znajduje preferowaną ścieżkę o niskim-oporze przez wiązkę, omijając inne sekcje. Rury w strefie omijanej charakteryzują się zmniejszonym zewnętrznym przenoszeniem ciepła. Temperatura ich powierzchni spada, ponieważ powolny płyn procesowy usuwa mniej ciepła.
Zimny punkt wynikający z kanałów przepływu wpływa na wiele sąsiadujących rur w układzie zgodnym z kierunkiem przepływu. Kontrast temperatur jest mniej dramatyczny niż gromadzenie się lub osadzanie-zazwyczaj 5–15 stopni. Wzorzec zmienia się, gdy zmienia się natężenie lub kierunek przepływu procesu, odróżniając go od ustalonych wzorców gromadzenia się i zanieczyszczania.
Rozwiązanie jest mechaniczne: zainstalowanie przegród rozprowadzających przepływ, regulacja orientacji dyszy wlotowej lub dodanie prostowników przepływu w celu równomiernego rozprowadzenia płynu procesowego w wiązce rur.
Streszczenie
Zimne plamy na rurkach wymiennika ciepła z PTFE widoczne na obrazie termowizyjnym mają trzy główne przyczyny. Wewnętrzne gromadzenie się kondensatu powoduje powstawanie poziomych pasów z ostrymi dolnymi krawędziami w miejscach zapadnięć rur. Zewnętrzne zanieczyszczenia powodują powstawanie nieregularnych plam odpowiadających kształtom osadów. Kanały przepływu wytwarzają rozproszone wzory wpływające na wiele sąsiadujących rur. Charakterystyka wzorca termicznego w połączeniu z kontrolą fizyczną identyfikuje pierwotną przyczynę i wyznacza działania naprawcze.
Obrazowanie termowizyjne jest preferowanym narzędziem diagnostycznym umożliwiającym nieinwazyjne rozróżnianie tych mechanizmów podczas operacji. Coroczne przeglądy termiczne ustalają punkt odniesienia i wykrywają rozwijające się problemy, zanim spowodują mierzalną utratę wydajności.
Wsparcie inżynieryjne w zakresie interpretacji obrazowania termowizyjnego wymiennika ciepła PTFE jest dostępne po przesłaniu obrazów termicznych, rysunków układu rur, temperatur i przepływów roboczych oraz wszelkich zaobserwowanych zmian wydajności.
