Il-kutra tal-gass li tifforma fuq il-wiċċ tat-tubu
Faċilità tal-ipproċessar kimiku li topera skambjatur tas-sħana PTFE bil-fwar f'5 bar tirrapporta li l-produzzjoni tas-sħana naqset b'25% fuq perjodu ta' sitt-xhur. Il-pressjoni tal-fwar u t-temperatura huma fl-ispeċifikazzjoni. Il-kondensat joħroġ liberament. L-iskambjatur tas-sħana ġie mnaddaf, u l-uċuħ tat-tubi huma nodfa.
Il-problema hija akkumulazzjoni ta' gass mhux-kondensable. Il-provvista tal-fwar fiha madwar 2% arja bil-volum, li tidħol fl-iskambjatur tas-sħana mal-fwar. L-arja ma tikkondensax, u takkumula fl-ispazju tal-fwar. Minħabba li l-arja hija aktar densa mill-fwar, tiġbor fil-qiegħ tal-qoxra u fuq l-uċuħ tat-tubi.
Il-kutra ta 'l-arja fuq il-wiċċ tat-tubu żżid reżistenza termali li tnaqqas il-koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana. Il-kutra hija rqiqa, ħafna drabi inqas minn 1 mm, iżda l-konduttività termali tagħha hija ta 'madwar 0.025 W/m·K, meta mqabbla ma' 0.6 W/m·K għall-film tal-kondensat. Il-kutra ta 'l-arja għandha reżistenza termali ekwivalenti għal madwar 25 mm ta' kondensat.
Għaliex Jakkumulaw Gassijiet Mhux-Kondensabbli
Gassijiet mhux-kondensabbli jidħlu fl-iskambjatur tas-sħana minn diversi mogħdijiet.
Kontaminazzjoni tal-provvista tal-fwar.Il-fwar iġġenerat fil-bojler fih gassijiet maħlula li jiġu rilaxxati meta l-ilma jagħli. Il-gassijiet jinkludu arja, nitroġenu, dijossidu tal-karbonju, u ossiġnu. Il-konċentrazzjoni tiddependi fuq it-trattament tal-ilma tal-bojler u s-sistema ta 'deaeration.
Dħul ta' l-arja permezz ta' fittings.L-arja tista 'tidħol fis-sistema tal-fwar permezz ta' fittings maħlula, ippakkjar tal-valv, u gaskits bil-ħsara. L-arja tidħol meta s-sistema tkun taħt vakwu waqt l-għeluq jew meta l-pressjoni tal-fwar tinżel.
Reazzjonijiet kimiċi.Id-dijossidu tal-karbonju jista 'jiġi ġġenerat mid-dekompożizzjoni ta' komposti tal-karbonati fl-ilma tal-bojler. Id-dijossidu tal-karbonju jakkumula fl-ispazju tal-fwar u jifforma kutra tal-gass.
Venting mhux komplut.L-iskambjatur tas-sħana jista 'ma jkunx ivventjat kif suppost fl-istartjar. L-arja li timla l-qoxra waqt l-għeluq ma titneħħax, u takkumula fl-ispazju tal-fwar.
L-effett tal-kutra tal-gass fuq it-trasferiment tas-sħana
Il-kutra tal-gass tnaqqas il-koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana permezz ta 'żewġ mekkaniżmi. L-ewwel, is-saff tal-gass iżid reżistenza termali f'serje mal-film tal-kondensat u l-ħajt tat-tubu. It-tieni, il-kutra tal-gass tnaqqas iż-żona ta 'kondensazzjoni effettiva minħabba li l-fwar ma jistax jilħaq il-wiċċ tat-tubu fejn il-kutra tal-gass tkun preżenti.
L-effett fuq il-koeffiċjent ġenerali tat-trasferiment tas-sħana jiddependi fuq il-konċentrazzjoni tal-gass u d-distribuzzjoni tal-kutra tal-gass. Għal konċentrazzjoni tal-gass ta '1% bil-volum, il-koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana jista' jitnaqqas b'10-15%. Għal konċentrazzjoni ta 'gass ta' 5%, it-tnaqqis jista 'jkun 30-50%.
Il-kutra tal-gass taffettwa wkoll it-temperatura tal-ħajt tat-tubu. Il-koeffiċjent imnaqqas tat-trasferiment tas-sħana jeħtieġ temperatura ogħla tal-fwar biex iżżomm l-istess output tas-sħana, li żżid it-temperatura tal-ħajt tat-tubu u r-rata ta 'degradazzjoni tal-PTFE.
Id-Distribuzzjoni tal-Gas Blanket
Id-distribuzzjoni tal-kutra tal-gass tiddependi fuq l-orjentazzjoni tal-iskambjatur tas-sħana u l-mudell tal-fluss tal-fwar. Fi skambjatur tas-sħana ta' qoxra orizzontali-u-tubu, il-gass jakkumula fin-naħa ta' fuq tal-qoxra u fuq l-uċuħ ta' fuq tat-tubi. Fi skambjatur tas-sħana vertikali, il-gass jakkumula fin-naħa ta 'fuq tal-qoxra u fuq il-folja tat-tubu ta' fuq.
Il-kutra tal-gass mhix uniformi. Il-konċentrazzjoni tal-gass hija l-ogħla fir-reġjuni fejn il-veloċità tal-fwar hija baxxa u r-rata ta 'kondensazzjoni hija għolja. Dawn ir-reġjuni jinkludu t-truf tal-qoxra, il-kantunieri tal-folji tat-tubi, u l-ispazji bejn it-tubi.
Il-kutra tal-gass tista 'wkoll tifforma fit-tubi jekk il-fwar ikun fuq in-naħa tat-tubu. Il-gass jakkumula fin-naħa ta 'fuq tat-tubi u jnaqqas it-trasferiment tas-sħana f'dawk ir-reġjuni.
Il-kwantifikazzjoni tat-Telf ta' Kapaċità mill-Akkumulazzjoni tal-Gass
It-tabella li ġejja tiġbor fil-qosor il-koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana u l-ħruġ tas-sħana għal konċentrazzjonijiet differenti ta' gass mhux-kondensabbli fi skambjatur tas-sħana PTFE bil-fwar f'5 bar.
| Konċentrazzjoni tal-Gass | Ħxuna tal-kutra tal-gass | Koeffiċjent tal-Kondensazzjoni | Koeffiċjent Ġenerali | Output tas-Sħana | Żieda fit-temperatura tal-ħajt tat-tubu |
|---|---|---|---|---|---|
| 0% | 0 mm | 5,000 W/m²·K | 200 W/m²·K | 100% | Linja bażi |
| 0.5% | 0.2 mm | 4,500 W/m²·K | 188 W/m²·K | 94% | +3 grad |
| 1% | 0.4 mm | 4,000 W/m²·K | 176 W/m²·K | 88% | +6 grad |
| 2% | 0.7 mm | 3,300 W/m²·K | 156 W/m²·K | 78% | +12 grad |
| 3% | 1.0 mm | 2,800 W/m²·K | 140 W/m²·K | 70% | +18 grad |
| 5% | 1.5 mm | 2,200 W/m²·K | 115 W/m²·K | 58% | +28 grad |
| 8% | 2.2 mm | 1,600 W/m²·K | 88 W/m²·K | 44% | +40 grad |
| 10% | 2.8 mm | 1,300 W/m²·K | 74 W/m²·K | 37% | +50 grad |
Il-valuri tal-produzzjoni tas-sħana huma normalizzati għall-każ ta 'konċentrazzjoni ta' gass żero. Iż-żieda fit-temperatura tal-ħajt tat-tubu hija t-temperatura addizzjonali meħtieġa biex tinżamm l-istess output tas-sħana.
Għaliex Strumenti Standard Ma Jsibx il-Problema
L-akkumulazzjoni tal-gass mhux-kondensabbli hija diffiċli biex tinstab bi strumenti standard minħabba li l-pressjoni tal-fwar u t-temperatura fid-daħla mhumiex affettwati. Il-gauge tal-pressjoni jaqra l-pressjoni totali, li tinkludi l-pressjoni parzjali tal-fwar u l-pressjoni parzjali tal-gass. Il-kejl tat-temperatura jaqra t-temperatura ta 'saturazzjoni li tikkorrispondi għall-pressjoni totali, li hija ogħla mit-temperatura attwali tal-fwar.
L-effett fuq l-output tas-sħana huwa gradwali u ta 'spiss huwa attribwit għal fouling jew skala. L-iskambjatur tas-sħana jitnaddaf, iżda l-kapaċità ma terġax lura għall-valur tad-disinn minħabba li l-kutra tal-gass għadha preżenti.
L-akkumulazzjoni tal-gass tista 'tiġi skoperta billi titkejjel it-temperatura f'punti multipli fl-ispazju tal-fwar. Differenza fit-temperatura bejn id-daħla tal-fwar u l-wiċċ tal-qoxra tindika l-preżenza ta 'kutra tal-gass.
Karatteristiċi tad-disinn li jipprevjenu l-akkumulazzjoni tal-gass
Diversi karatteristiċi tad-disinn jipprevjenu jew inaqqsu l-akkumulazzjoni ta' gass mhux-kondensabbli fi skambjatur tas-sħana PTFE.
Venting kontinwu.Vent kontinwu fl-ogħla punt tal-ispazju tal-fwar jippermetti li l-gassijiet mhux-kondensabbli jaħarbu. Il-vent huwa tipikament orifiċju żgħir jew vent ta 'l-arja termostatiku li jarmi l-gassijiet fl-atmosfera.
Għażla xierqa tan-nassa tal-fwar.Nassa tal-fwar li tarmi l-kondensat u l-gassijiet tippermetti li l-gassijiet mhux-kondensabbli jaħarbu mal-kondensat. Nassa li hija daqs biss għall-kondensat ma tistax tarmi l-gassijiet.
Distribuzzjoni tal-fwar.Header tad-distribuzzjoni tal-fwar li jintroduċi l-fwar tul it-tul tal-qoxra inaqqas l-akkumulazzjoni tal-gass billi jippromwovi fluss uniformi u jipprevjeni żoni staġnati.
Orjentazzjoni vertikali.Skambjatur tas-sħana vertikali jippermetti li l-gassijiet jitilgħu sal-quċċata tal-qoxra u jaħarbu mill-vent. Skambjatur tas-sħana orizzontali jippermetti li l-gassijiet jakkumulaw fil-quċċata tal-qoxra, fejn huma aktar diffiċli biex jitneħħew.
Deaerazzjoni.Deaerator fis-sistema ta 'l-ilma ta' l-għalf tal-bojler ineħħi l-gassijiet maħlula qabel ma jidħlu fil-bojler. Id-deaerator inaqqas il-konċentrazzjoni tal-gass fil-fwar u l-akkumulazzjoni fl-iskambjatur tas-sħana.
Tqabbil ta' Għażliet ta' Venting għat-Tneħħija tal-Gass
It-tabella li ġejja tiġbor fil-qosor l-effettività u l-ispiża ta' għażliet ta' ventilazzjoni differenti għat-tneħħija tal-gass mhux-kondensabbli fi skambjatur tas-sħana PTFE.
| Għażla ta' Venting | Effettività tat-Tneħħija tal-Gass | Spiża Kapitali | Spiża Operattiva Annwali | Telf tal-fwar | Rekwiżit ta' Manutenzjoni |
|---|---|---|---|---|---|
| Valv tal-vent manwali | Baxxa, teħtieġ l-attenzjoni tal-operatur | $500 | $0 | Varjabbli | Attenzjoni ta 'kuljum |
| Vent ta' l-arja termostatiku | Għoli, tħaddim awtomatiku | $1,500 | $200 | Baxx | Spezzjoni annwali |
| Orifiċju vent | Skariku moderat u kontinwu | $800 | $500 | Kontinwu | Tindif tal-orifiċji |
| Nassa tal-fwar b'vent tal-arja | Għoli, funzjoni magħquda | $2,000 | $300 | Baxx | Spezzjoni annwali |
| Vent awtomatiku b'sensor tat-temperatura | Għoli ħafna, kwittanza kkontrollata | $3,500 | $250 | Baxxa ħafna | Kalibrazzjoni annwali |
| Deaerator fis-sistema tal-bojler | Għoli, tneħħi l-gassijiet fis-sors | $15,000 | $2,000 | Xejn | Manutenzjoni annwali |
It-telf tal-fwar huwa l-ammont ta 'fwar li joħroġ mill-vent. Vent ta' orifiċju kontinwu jitlef aktar fwar minn vent ta' l-arja termostatiku, li jinfetaħ biss meta jkun hemm il-gass.
Prattiki Operattivi Li Jnaqqsu l-Akkumulazzjoni tal-Gass
Lil hinn mill-karatteristiċi tad-disinn, il-prattiki operattivi jnaqqsu l-akkumulazzjoni ta' gass mhux-kondensabbli.
Venting tal-istartjar.Il-ftuħ tal-valv tal-vent fl-istartjar jippermetti li l-arja li mimlija l-qoxra waqt l-għeluq taħrab qabel ma tinbena l-pressjoni tal-fwar.
Iċċekkjar regolari tal-vent.Il-verifika tal-operat tal-vent f'intervalli skedati tikkonferma li l-gassijiet qed jitneħħew. Vent imblukkat jippermetti li l-gassijiet jakkumulaw.
Monitoraġġ tal-kwalità tal-fwar.Il-monitoraġġ tal-kwalità tal-fwar għal kontenut ta' gass mhux-kondensable jippermetti lill-operatur li jaġġusta l-venting u t-tneħħija tal-arja.
Analiżi tal-kondensat.L-analiżi tal-kondensat għal gassijiet maħlula tipprovdi indikazzjoni tal-konċentrazzjoni tal-gass fil-fwar.
Monitoraġġ tal-ħruġ tas-sħana.Il-monitoraġġ tal-ħruġ tas-sħana maż-żmien jippermetti lill-operatur jiskopri tnaqqis li jista 'jkun ikkawżat mill-akkumulazzjoni tal-gass.
Parametri ta' Speċifikazzjoni għall-Prevenzjoni tal-Gass
L-inġiniera tat-tagħmir li jispeċifikaw skambjatur tas-sħana PTFE għal servizz bil-fwar għandhom jikkonfermaw il-parametri li ġejjin mal-fornitur.
Kwalità tal-fwar.Speċifika l-konċentrazzjoni mistennija tal-gass mhux-kondensabbli fil-fwar.
Disposizzjonijiet ta' ventilazzjoni.Speċifika t-tip tal-vent u l-post. Vent ta' l-arja termostatiku huwa rakkomandat għat-tneħħija kontinwa tal-gass.
Nassa tal-fwar.Speċifika t-tip ta' nassa tal-fwar u l-kriterji tad-daqs. Nassa b'vent ta' l-arja hija rakkomandata.
Distribuzzjoni tal-fwar.Speċifika d-disinn tal-header tad-distribuzzjoni tal-fwar biex tippromwovi fluss uniformi u tevita żoni staġnati.
Orjentazzjoni tal-iskambjatur tas-sħana.Speċifika l-orjentazzjoni. Orjentazzjoni vertikali b'vent ta 'fuq hija ppreferuta għat-tneħħija tal-gass.
Deaerazzjoni.Speċifika jekk deaerator huwiex ipprovdut fis-sistema tal-ilma tal-għalf tal-bojler.
Monitoraġġ tat-temperatura.Speċifika s-sensuri tat-temperatura u l-metodu ta 'monitoraġġ għall-iskoperta tal-akkumulazzjoni tal-gass.
Tqabbil tad-Disinn tal-Venting mal-Kundizzjonijiet tal-Fwar
L-akkumulazzjoni ta' gass mhux-kondensabbli tnaqqas il-kapaċità tat-trasferiment tas-sħana ta' skambjatur tas-sħana PTFE billi tifforma kutra tal-gass fuq il-wiċċ tat-tubu. Il-kutra żżid reżistenza termali u tnaqqas iż-żona effettiva ta 'kondensazzjoni. Konċentrazzjoni tal-gass ta '2% tista' tnaqqas il-produzzjoni tas-sħana bi 22%, u konċentrazzjoni ta '5% tista' tnaqqasha bi 42%.
L-akkumulazzjoni tal-gass għandha tiġi evitata permezz ta 'vent kontinwu, għażla xierqa ta' nassa tal-fwar, u deaerazzjoni. Vent ta 'l-arja termostatiku huwa l-aktar miżura waħda effettiva, u tipikament iħallas lura l-ispiża kapitali tiegħu fi żmien 12-18-il xahar permezz ta' produzzjoni ta 'sħana restawrata u konsum imnaqqas tal-fwar.
Għall-faċilitajiet tat-tisħin bil-fwar li jevalwaw l-għażliet tal-iskambjatur tas-sħana PTFE, id-dispożizzjonijiet tal-ventilazzjoni għandhom jiġu speċifikati fid-dokumenti tal-akkwist u vverifikati fil-kummissjonar. Il-konfigurazzjoni awtomatika pprovduta mill-manifattur tista 'ma tinkludix ventilazzjoni adegwata, u l-akkumulazzjoni tal-gass li tirriżulta tista' tnaqqas il-produzzjoni tas-sħana taħt il-valur tad-disinn.
L-inġiniera tat-tagħmir u l-ispeċjalisti tal-akkwist li jevalwaw l-ispeċifikazzjonijiet tal-iskambjatur tas-sħana PTFE għat-tisħin bil-fwar jew servizz ieħor ta 'kondensazzjoni jistgħu jitolbu reviżjoni tad-disinn li tkopri l-kwalità tal-fwar, dispożizzjonijiet ta' venting, għażla ta 'nassa tal-fwar, distribuzzjoni tal-fwar u orjentazzjoni tal-iskambjatur tas-sħana biex jikkonfermaw li l-unità hija mqabbla mal-kundizzjonijiet attwali tal-fwar u l-profil operattiv tal-faċilità.
