Unustatud tank
Hooldustehnik lõpetab nädalavahetuse remondi väävelhappega peitsipaagil. Paak on tühjendatud. Auru etteandeventiil, mis jäeti tõrkeotsingu käigus lahti, lubab PTFE soojusvahetisse 4 barg auru. Esmaspäeva hommikul aktiveerib esimene-vahetuse operaator aurusüsteemi ilma paagi taset kontrollimata. PTFE mähis töötab õhus auru täistemperatuuril umbes 90 minutit enne vea avastamist.
Roostevabast terasest mähis saavutaks samadel tingimustel 143 kraadise pinnatemperatuuri ja oksüdeeruks kiiresti. Soojuspaisumine koormaks keevisliideid üle projekteerimispiiride. Paagi täitmisel põhjustab ülekuumenenud metalli tabanud külm hape tugeva termilise šoki.
Kvartsküttekeha puruneb tõenäoliselt 143-kraadise pinnaga kokkupuutuva külma vedeliku termilise šoki tõttu, hajutades paaki killud.
Mis juhtub PTFE mähisega? Vastus sõltub saavutatud temperatuurist, kokkupuute kestusest ja tugisüsteemi ülesehitusest,-mitte ühestki keemilisest lagunemismehhanismist, sest PTFE on termiliselt stabiilne kuni 260 kraadini.
Kuiv{0}}tule termiline profiil
Aur 4 bargi juures kondenseerub 152 kraadi juures. Kui PTFE-soojusvaheti töötab vedeliku asemel õhus, muutub soojusülekande mehhanism dramaatiliselt. Väline soojusülekandetegur langeb umbes 600 W/m²·K segatud happes kuni umbes 10-25 W/m²·K vaikses õhus. Toruseina temperatuur tõuseb tavapäraselt 70–90 kraadilt (vedelikus), et läheneda auruküllastustemperatuurile 152 kraadi.
152 kraadi juures on PTFE hästi oma pideva kasutuse reitinguga 260 kraadi. Keemilist lagunemist ei toimu. Ei sula. Ei lagune. Materjal säilitab täielikult oma struktuurse terviklikkuse.
Mure ei ole PTFE ise, vaid tugisüsteem. Kui tugiraam on PVDF (pideva teenuse piirang 150 kraadi), võib see pehmeneda või moonduda. Kui tugiklambrid on üle-pingutatud metallist, võivad need pehmendatud PTFE-torudesse süvendada. Hästi-konstrueeritud PTFE-soojusvaheti kasutab PTFE-d või{6}}kõrgetemperatuurilisi PVDF-tugesid, mis on hinnatud maksimaalse võimaliku aurutemperatuuri jaoks, pakkudes kaitset operaatori vigade eest.
Tabel 1: kuival{1}}tule ellujäämise võrdlus soojusvaheti materjali järgi (4 barg auru, 152 kraadi, 90-minutiline kokkupuude õhuga)
| Parameeter | Roostevaba teras 316L | Titaan klass 2 | Kvarts | PTFE |
|---|---|---|---|---|
| Materjali maksimaalne temperatuur kuiva{0}}tule ajal | 152 kraadi | 152 kraadi | 152 kraadi | 152 kraadi |
| Materjali pidevkasutuse piirang | 870 kraadi | 425 kraadi | 1100 kraadi (pehmenemine 1600 kraadi juures) | 260 kraadi |
| Oksüdatsioon/korrosioon kuumas õhus | Mõõdukas (oksiidne tagi) | Raske (hapnikuhaprus) | Mitte ühtegi | Mitte ühtegi |
| Soojusšokk külma vedelikuga kokkupuutel | Raske (kustutava pragunemise oht) | Mõõdukas | Äärmuslik (purustama) | Puudub (elastne majutus) |
| Tugisüsteemi risk | Madal (metallist mõjutamata) | Madal | N/A (integreeritud konstruktsioon) | PTFE-toed on hinnatud 260 kraadini; PVDF-i toed võivad pehmeneda üle 150 kraadi |
| Taastumine pärast sündmust | Nõuab skaleerimise kontrolli; võimalik keevisõmbluse pinge leevendamine | Nõuab hapruse kontrollimist | Vajalik asendamine, kui puruneb | Pärast visuaalset kontrolli viivitamatult tagasi hooldusesse |
| Kõrvaldamine pärast 90-minutilist kuivpõletamist | Kontrollige; võib vajada passiveerimist | Kontrollige; vahetage välja, kui see on habras | Asenda | Kontrollige tugesid; mähis korduvkasutatav |
Tugisüsteem: piirav tegur
PTFE-torud ise taluvad kuiva{0}}põlengut kahjustamata. Tugiplaadid, raam ja päise ühendused määravad, kas mähise saab kohe uuesti kasutusele võtta või vajab remonti.
260-kraadise pideva töö jaoks mõeldud PTFE-tugiplaate ei mõjuta 152-kraadine kokkupuude. 150-kraadised PVDF-i tugiplaadid võivad 152-kraadise nurga all veidi moonutada, eriti toru kaalust tuleneva mehaanilise koormuse korral. Pärast jahutamist võib PVDF-il esineda jäävdeformatsioon, mis nõuab tugi väljavahetamist, kuigi küttetorud on kahjustamata.
Metallist tugiraamid, kui neid kasutatakse, laienevad erineva kiirusega kui PTFE torud. Diferentsiaalpaisumine 90-minutilise kuuma kokkupuute ajal võib toru-lõhendada, et toetada vahesid. Pärast jahutamist taastuvad vahed normaalseks, kuna PTFE-torud tõmbuvad elastselt kokku.
Päise ühendusi -tavaliselt kokkusurutud või laienenud liitmikud-tuleb kontrollida pöördemomendi leevendamiseks pärast termilist tsüklit. PTFE külm-voolab kõrgendatud temperatuuril püsiva kokkusurumise all. Toatemperatuuril õigesti keeratud liitmik võib kaotada surve pärast tundide möödumist 152 kraadi juures. Pöördemoment pärast kuiva-põlengut on ettevaatlik ettevaatusabinõu.
Operaatori vigade kaitse disaini kaudu
Kõige tõhusam kuiv{0}}tulekaitse on protseduuriline: täitke paak enne auru aktiveerimist. Kui protseduurilised kontrollid ebaõnnestuvad, pakuvad disainifunktsioonid põhjalikku kaitset.
Auru juhtventiili külge ühendatud taseme lukustuslüliti takistab auruvoolu, kui paagi tase on mähisest allpool. See on esmane kavandatud kaitse. Alternatiiviks on aururõhu-piiramisventiil, mis on seatud piirama auru küllastumise temperatuuri alla tugisüsteemi maksimumväärtust,-pakkudes termilist kaitset isegi siis, kui taseme lukustus on möödas.
PTFE soojusvahetite puhul tagab materjalile omane termiline tolerants kolmanda kaitsekihi. Mähis elab sündmuse üle isegi siis, kui nii protseduurilised kui ka esmased kaitsemeetmed ebaõnnestuvad. See omane ohutusvaru on tavaliste soojusvaheti materjalide hulgas ainulaadne PTFE.
Kokkuvõte
PTFE-soojusvaheti talub tühjas paagis juhusliku{0}}kuiva tulekahju tõttu auru aktiveerumist, kuna fluoropolümeeri 260-kraadine pidev töövõime ületab 152-kraadise auruküllastustemperatuuri. Toru ise ei vaja asendamist. Tugisüsteem -kui see on määratud PTFE-ga või sobiva reitinguga PVDF-komponentidega-, püsib samamoodi.
Peamised sündmusejärgsed{0}}toimingud on tugiplaatide moonutuste kontrollimine, päise ühenduste{1}}pöördemoment ja kontrollimine, et kokkupuute ajal ei sulanud pooli pinnale võõrkehi. Taastumisaega mõõdetakse kontrolli minutites, mitte asendamise päevades.
Kuiva -tulekindla-PTFE-soojusvaheti konstruktsiooni tehnilised soovitused on saadaval maksimaalse võimaliku aururõhu, tugimaterjalide spetsifikatsioonide ja olemasoleva blokeerimissüsteemi üksikasjade esitamisel.
