Kuivuse fraktsioon, mis määrab auru kvaliteedi
Kõrgtemperatuuriline-värvimisseade, mis töötab 130-kraadise rõhu all oleva kiirvärvimismasinaga, saab keskkatlast 8-baarise auru, mis tagab 170-kraadise küllastunud temperatuuri. Aur jaotatakse torustiku kaudu, mis hõlmab mitusada meetrit toru, mitu ventiili ja isolatsiooni, mis võib olla kahjustatud või puududa.
Auru kvaliteet katla väljalaskeava juures on tavaliselt 0,98–0,99. Kui aur liigub läbi torustiku, kaotab see keskkonda soojust ja osa aurust kondenseerub. Kondensaat kandub koos auruga kaasahaaratud tilkadena ja kuivusosa väheneb. Soojusvaheti sisselaskeava juures võib kuivusosa olla 0,92–0,96, olenevalt torustiku pikkusest ja isolatsiooniseisundist.
Kaasa kantud kondensaadipiisad mõjutavad soojusülekannet kahel viisil. Piisad põrkuvad toru pinnale ja põhjustavad lokaalset jahtumist, mis tekitab termilise pinge. Piisakesed vähendavad ka auru efektiivset varjatud soojust, sest vedel osa ei eralda edasisel kondenseerumisel varjatud soojust. Tulemuseks on väiksem soojusülekande kiirus ja suurem aurukulu sama soojuskoormuse korral.
Kuivusfraktsiooni soojusülekande efekt
Aurupoolne soojusülekandetegur sõltub kondensatsioonimehhanismist. Kuiva auru puhul toimub kondensatsioon kile ja soojusülekandetegur on kõrge, tavaliselt 5000–10 000 W/m²·K. Märja auruga lõhuvad kaasahaaratud tilgad kondensaadi kile ja loovad keerukama soojusülekande režiimi. Soojusülekandetegur on madalam, tavaliselt 3000–6000 W/m²·K.
Madalam auru{0}}külgkihi koefitsient suurendab üldist soojustakistust ja vähendab üldist soojusülekandetegurit. PTFE-soojusvaheti puhul, mille toruseina takistus on 0,0032 m²·K/W ja protsessi -külgkihi koefitsient 1000 W/m²·K, on kuiva auruga üldine koefitsient ligikaudu 230 W/m²·K. Märja auru korral langeb üldine koefitsient ligikaudu 210 W/m²·K-ni, mis on 9% vähem.
Üldise koefitsiendi vähendamine nõuab sama soojuskoormuse saavutamiseks suuremat auru voolukiirust või kõrgemat auru temperatuuri. Suurem auru voolukiirus suurendab aurukulu ja töökulusid.
Vesihaamri risk madala kuivfraktsiooniga
Veehaamer on madala aurukvaliteedi kõige tõsisem tagajärg. Kui kuivusosa langeb alla 0,90, võib kaasavõetud kondensaat koguneda torustiku ja soojusvaheti madalatesse kohtadesse. Kui auru kiirus suureneb, surutakse kogunenud kondensaat suurel kiirusel läbi süsteemi ja see lööb vastu toru lehte, toru tugesid ja toru otsasid.
Löögijõud võib olla mitu korda suurem kui auru staatiline rõhk ja see võib põhjustada PTFE komponentide mehaanilisi kahjustusi. Toru-to-toru lehtede ühendused on eriti haavatavad, kuna need on kohad, kus torud on piiratud ja pingekontsentratsioon on suurim.
Kõrgtemperatuuri{0}}värvimisteenuse puhul suurendab vesihaamri ohtu värvimismasinate vahelduv töö. Masina käivitamisel avaneb auruklapp kiiresti ja auru kiirus suureneb järsult. Kiiruse järsk tõus võib suruda kogunenud kondensaadi läbi soojusvaheti ja põhjustada veehaamri.
Toruseina degradatsiooniefekt
Kondensaadipiisad mõjutavad ka toru seina lagunemise kiirust. Piisad põrkuvad toru pinnale ja põhjustavad lokaalset jahtumist, mis tekitab termilise pinge. Korduv termiline tsükkel piiskade kokkupõrkest võib põhjustada PTFE toru seina väsimuspragusid.
Kokkupõrge eemaldab ka kondensaadi kaitsekihi, mis tavaliselt katab toru pinda. Kondensaadikihi eemaldamisel puutub PTFE kokku auru ja kondensaadi keemiaga, mis võib sisaldada katlavee töötlemisel tekkivaid söövitavaid aineid.
Lagunemiskiirus suureneb koos kondensaadikoormusega. Kuivfraktsioon 0,95 annab suurema lagunemiskiiruse kui kuivusfraktsioon 0,98, kõik muud tegurid on võrdsed.
Kuivusfraktsiooni mõju jõudlusele kvantifitseerimine
Järgmine tabel võtab kokku PTFE soojusvaheti soojusülekande jõudluse ja veehaamri riski erinevate kuivusfraktsioonide korral kõrgel temperatuuril-130 kraadi ja 8 baari auruga värvimisel.
| Kuivuse fraktsioon | Steam{0}}Külgkile koefitsient | Üldkoefitsient | Aurutarbimise suurenemine | Vesihaamri risk | Toruseina lagunemise määr |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.99 | 8,000 W/m²·K | 235 W/m²·K | Lähtejoon | Väga madal | Väga madal |
| 0.97 | 6,500 W/m²·K | 225 W/m²·K | +4% | Madal | Madal |
| 0.95 | 5,000 W/m²·K | 210 W/m²·K | +12% | Mõõdukas | Mõõdukas |
| 0.92 | 3,800 W/m²·K | 195 W/m²·K | +21% | Kõrge | Kõrge |
| 0.90 | 3,000 W/m²·K | 180 W/m²·K | +31% | Väga kõrge | Väga kõrge |
| 0.85 | 2,200 W/m²·K | 160 W/m²·K | +47% | Ekstreemne | Ekstreemne |
Aurukulu suurenemine on täiendav auruvoog, mis on vajalik sama soojuskoormuse edastamiseks võrreldes 0,99 kuivfraktsiooniga. Vesihaamri risk ja toruseina lagunemise määr on kvalitatiivsed hinnangud, mis põhinevad kondensaadikoormusel ja kokkupõrkeenergial.
Disainifunktsioonid, mis vähendavad madalat aurukvaliteeti
Mitmed disainifunktsioonid leevendavad madala aurukvaliteedi mõju.
Auru eraldaja.Soojusvahetist ülesvoolu paigaldatud aurueraldaja eemaldab kaasahaaratud kondensaadipiisad ja suurendab kuivusfraktsiooni. Separaator on tavaliselt tsentrifugaal- või deflektori-tüüpi seade, mis on kohandatud auru voolukiiruse jaoks.
Aurulõks.Soojusvaheti väljalaskeava juures olev õige suurusega aurupüüdur eemaldab kesta koguneva kondensaadi. Püüdur peab vastama väikseima kuivusfraktsiooni kondensaadikoormusele.
Gravitatsiooniline drenaaž.Soojusvaheti tuleb paigaldada auru sisselaskeavast kondensaadi väljalaskeavast pideva allapoole kaldega. Vältida tuleks madalaid kohti, kus kondensaat võib koguneda.
Kokkupõrkeplaat.Auru sisselaskeava vastas asuv kokkupõrkeplaat neelab aurujoa ja kaasavõetud tilkade löögi. Plaat kaitseb torulehte ja toruotsi veehaamri kahjustuste eest.
Isoleeritud torustik.Aurutorustiku isoleerimine vähendab soojuskadu ja kondensatsioonikiirust. Isolatsioon peab olema heas seisukorras, et minimeerida kuivusfraktsiooni vähenemist.
Aeglane auruklapi avanemine.Auruklapi aeglane avamine käivitamisel{0}}vähendab auru kiiruse suurenemist ja veehaamri ohtu. Soojenemiseks on soovitatav aeglaselt-avanev ventiil või möödaviiguseade-.
Steami kvaliteedikontrolli valikute võrdlemine
Järgmine tabel võtab kokku PTFE-soojusvaheti auru kvaliteedikontrolli erinevate valikute tõhususe ja maksumuse kõrgel temperatuuril{0}}värvimise teenuses.
| Juhtimisvalik | Kuivusfraktsiooni parandamine | Kapitali maksumus | Aastane tegevuskulu | Vesihaamri riski vähendamine | Tasuvusaeg |
|---|---|---|---|---|---|
| Ei mingit kontrolli | Lähtejoon | $0 | $0 | Lähtejoon | Ei kohaldata |
| Auru eraldaja | +0.03 kuni +0.05 | $8,000–15,000 | $500–1,000 | 60–80% | 12-24 kuud |
| Täiustatud isolatsioon | +0.02 kuni +0.04 | $5,000–12,000 | $200–500 | 40–60% | 12-36 kuud |
| Gravitatsiooni äravool | +0.01 kuni +0.02 | $2,000–5,000 | $0 | 30–50% | 6-18 kuud |
| Kokkupõrkeplaat | Ei mingit muutust | $1,500–3,000 | $0 | 50–70% | 6-12 kuud |
| Aeglaselt{0}}avanev ventiil | Ei mingit muutust | $1,000–2,500 | $0 | 40–60% | 3-9 kuud |
| Kombineeritud eraldaja ja isolatsioon | +0.05 kuni +0.08 | $12,000–25,000 | $700–1,500 | 80–95% | 12-30 kuud |
Tasuvusaeg arvutatakse aurukulu vähendamise ja veehaamri riski vähendamise põhjal. Kombineeritud eraldaja ja isolatsioonivalik tagab enamiku rakenduste puhul suurima parenduse ja lühima tasuvusaja.
Kõrgel temperatuuril{0}}värvimise teenuse spetsifikatsiooniparameetrid
Seadmeinsenerid, kes määravad PTFE-soojusvaheti kõrgel temperatuuril{0}}värvimiseks, peaksid tarnijaga järgmised parameetrid kinnitama.
Auru rõhk ja temperatuur.Määrake auru toiterõhk ja küllastunud temperatuur.
Auru kuivusfraktsioon.Määrake eeldatav kuivusosa soojusvaheti sisselaskeava juures.
Auru voolukiirus.Määrake kavandatud auru voolukiirus ja eeldatav vahemik.
Soojuskoormus.Määrake soojuskoormus ja eeldatav vahemik.
Auru eraldaja.Täpsustage, kas auru eraldaja on kaasas ja vajalik kuivusfraktsiooni parandamine.
Aurulõks.Määrake aurulõksu tüüp ja suuruse kriteeriumid.
Gravitatsiooniline drenaaž.Määrake soojusvaheti suund ja äravoolutee.
Kokkupõrkeplaat.Täpsustage, kas löögiplaat on kaasas.
Isolatsioon.Täpsustage aurutorustiku isolatsiooninõuded.
Soojusvaheti disainiga auru kvaliteet
Auru kvaliteet mõjutab PTFE-soojusvaheti soojusülekande jõudlust, veehaamri ohtu ja toruseina lagunemise kiirust kõrgel{0}}temperatuuril värvimisel. Kuivuse fraktsioon alla 0,95 suurendab aurukulu rohkem kui 12% ja suurendab veehaamri ohtu. Kuivuse fraktsioon alla 0,90 suurendab aurukulu rohkem kui 31% ja tekitab äärmise veehaamri ohu.
Kuivusosa tuleks hoida üle 0,95 auru eraldamise, isolatsiooni ja raskusjõu äravoolu kombinatsiooni abil. Auruseparaator on kõige tõhusam üksikmeede ja see maksab oma kapitalikulud tagasi 12–24 kuu jooksul, vähendades aurutarbimist ja vähendades hooldust.
PTFE-soojusvaheti valikuid hindavate kõrgtemperatuuriliste värvimisseadmete puhul tuleks auru kvaliteet täpsustada hankedokumentides ja seda tuleb kontrollida kasutuselevõtmisel. Tootja pakutav vaikekonfiguratsioon ei pruugi sisaldada madala aurukvaliteedi sätteid ja sellest tulenev veehaamri kahjustus võib põhjustada enneaegse rikke.
Seadmeinsenerid ja hankespetsialistid, kes hindavad PTFE-soojusvaheti spetsifikatsioone kõrgel -temperatuuril värvimise või muu auru-kuumutusega teenuse jaoks, võivad taotleda projekti ülevaatamist, mis hõlmab aururõhku, auru kuivusfraktsiooni, auru voolukiirust, soojuskoormust ja auru kvaliteedikontrolli sätteid, et veenduda, et seade vastab auruseadme tegelikule tööprofiilile.
