Soojusvaheti, mis on truult andnud sama rõhulanguse mitu aastat, võib järk-järgult hakata näitama veidi kõrgemaid erinevusi. Paljudel juhtudel ei ole torud keemiliselt määrdunud ega prahiga blokeeritud. Selle asemel on PTFE-torude geomeetria aja jooksul aeglaselt muutunud. PTFE, mis on viskoelastne materjal, roomab pideva mehaanilise pinge all, põhjustades toru lehtede liitekoha lähedal asuva toruava järk-järgult ahenemise nagu aeglane-sulguv klapp.
See peen mõõtmete muutus on harva dramaatiline, kuid see võib pikkade hooldusintervallide jooksul põhjustada mõõdetavaid hüdraulilisi tagajärgi. PTFE torusoojusvahetites, mida kasutatakse söövitavas keemilises töötlemises, on see nähtus pigem pikaajalise-mehaanilise vananemise kui ootamatu rikke režiimi ennustatav aspekt.
Omavahelise seose mõistminePTFE-vaheti rõhulanguse muutus aja jooksulja hüdrosüsteemi jõudlus on oluline soojusvaheti ja pumba usaldusväärse konstruktsiooni jaoks.
PTFE roomamise mõistmine
PTFE käitub püsiva koormuse korral erinevalt metallidest. Selle asemel, et materjal püsida püsiva pinge all, deformeerub see aja jooksul aeglaselt.
Seda käitumist tuntakse roomamisena.
Mis põhjustab pugemist?
Roomamine tekib siis, kui polümeeriahelad järjestavad järk-järgult ümber pideva mehaanilise kokkusurumise või pinge all. Erinevalt elastsest deformatsioonist, mis kaob kohe pärast pinge eemaldamist, koguneb roome tuhandete töötundide jooksul järk-järgult.
PTFE-soojusvahetites leitakse suurimad püsivad survepinged sageli seal, kus torud läbivad torulehtsõlme.
Torud on aegluubis{0}}pigistatud.
Nendes kohtades avaldavad hülssid, surverõngad või tihendisüsteemid pidevat survet, et tekitada lekke{0}}tihe tihend toru ja torulehe vahele. Aja jooksul voolab PTFE seinamaterjal selle koormuse all aeglaselt.
Kuidas areneb toru ava piiramine
Lokaliseeritud deformatsioon torulehes
Roomamisprotsess on tugevalt lokaliseeritud kokkusurutud liigesepiirkonna lähedal.
Kui PTFE deformeerub, ekstrudeerub väike osa toru seinast järk-järgult sissepoole voolutee suunas. See vähendab toru efektiivset siseläbimõõtu liitekohas.
Kuigi mõõtmete muutus on sageli väike, suurendab isegi tagasihoidlik avause vähendamine voolutakistust.
Piirang käitub sarnaselt igasse torusse püsivalt paigaldatud drosselpunktiga.
Pikaajalised{0}}hüdraulilised tagajärjed
Kui siseläbimõõt väheneb, suureneb toru{0}}poolse rõhulang järk-järgult.
See tõus on üldiselt:
Aeglane
Alaline
Etteaimatav
Taastamatu-
Erinevalt settest või katlakivist põhjustatud saastumisest ei saa piirangut mehaaniliselt ega keemiliselt puhastada, kuna see tuleneb materjali füüsilisest deformatsioonist.
Nähtus on pöördumatu.
Miks on mõju tavaliselt tagasihoidlik
Enamikus hästi{0}}konstrueeritud PTFE soojusvahetites jääb rõhulanguse suurenemine suhteliselt väikeseks.
Tüüpiline pikaajaline{0}}kasv võib mitme tegevusaasta jooksul ulatuda vaid mõne protsendini. Teatud tingimustel muutub mõju siiski märgatavamaks:
Pikad torud
Suured voolukiirused
Väikese toru läbimõõduga
Kõrgendatud töötemperatuurid
Kõrgsurvesüsteemid
Tihedad torulehe survekoormused
Nendes süsteemides võivad isegi väikesed avade vähendamised tekitada mõõdetavaid hüdraulilisi karistusi.
Sel põhjuselPTFE-vaheti rõhulanguse muutus aja jooksulSeda peetakse sageli algse hüdraulilise projekteerimise etapis, mitte ei käsitleta seda ootamatu tööprobleemina.
Temperatuuri mõju roomamiskiirusele
Kõrgem temperatuur kiirendab deformatsiooni
PTFE roomamiskäitumist mõjutavad tugevalt:
Stressi tase
Temperatuur
Aeg koormuse all
Kõrgendatud temperatuuridel suureneb molekulide liikuvus oluliselt, kiirendades roomamisprotsessi.
100 kraadi juures edeneb roomamine oluliselt kiiremini kui toatemperatuuril.
See temperatuurisõltuvus on eriti oluline keemilise töötlemise soojusvahetites, mis käitlevad kuumutatud happeid, leeliseid või lahustivooge.
Pidevalt kõrgel temperatuuril töötav süsteem võib esimeste kasutusaastate jooksul kogeda{0}}suure osa oma pikaajalisest mõõtmete muutumisest.
Stressi leevendamine ja küllastumine
Roomamise efekt ei suurene sama kiirusega lõputult.
PTFE deformeerumisel lõdvestuvad sisepinged järk-järgult. Vähendatud pinge vähendab roomamiskiirust, põhjustades mõõtmete muutumise aja jooksul järk-järgult aeglustumist.
Lõpuks läheneb süsteem peaaegu{0}}stabiilsele seisundile, kus edasine deformatsioon muutub minimaalseks.
Seda käitumist kirjeldatakse tavaliselt kui roomamist.
Hüdraulilise disaini kaalutlused
Pumba suuruse määramisel marginaali lubamine
Kuna roomamisega{0}}seotud rõhu suurenemine on prognoositav, saab seda tavaliselt süsteemi esialgse kavandamise käigus arvesse võtta.
PTFE soojusvahetisüsteemide tsirkulatsioonipumpade valimisel lisatakse sageli ka tagasihoidlik lisarõhuvaru.
See konstruktsioonivaru aitab tagada, et nõutavad voolukiirused on saavutatavad ka pärast aastatepikkust töötamist.
Ilma selle varuta võib hüdrauliline takistus järk-järgult{0}}väheneda vooluhulgaga.
Survetrendide jälgimine
Rõhudiferentsi jälgimine soojusvahetis annab väärtusliku ülevaate{0}}süsteemi pikaajalisest käitumisest.
Aeglane ja stabiilne tõus mitme aasta jooksul võib viidata pigem tavalisele roomamisega{0}}seotud piirangule kui saastumisele või saastumisele.
Trendianalüüs aitab eristada:
Järk-järguline mehaaniline vananemine
Äkilised saastumise sündmused
Pumba lagunemine
Osalise ummistuse tingimused
Selle eristuse mõistmine hoiab ära tarbetud puhastamise või lahtivõtmise protseduurid.
Libisemise minimeerimine torulehe ühenduskohas
Suurenev kandepind
PTFE-le rakendatavat pinget saab vähendada, jaotades survejõu suuremale kontaktpinnale.
Suuremate laagripindadega rõngad vähendavad lokaalset survepinget ja vähendavad kalduvust materjali sissevooluks.
Madalam pinge vähendab otseselt roomamiskiirust.
Vedruga{0}}laaditavate tihendussüsteemide kasutamine
Vedruga-koormatud või nõuetele vastavad tihendusseadmed aitavad säilitada tihendusjõudu, piirates samas liigset jäika kokkusurumist.
Need süsteemid kohandavad mõõtmete järkjärgulisi muutusi tõhusamalt kui täielikult jäigad kinnituskonstruktsioonid.
Eelised hõlmavad järgmist:
Vähendatud lokaalne stressikontsentratsioon
Parem tihendi stabiilsus
Väiksem pikaajaline{0}}ava deformatsioon
Termorattasõidu parem majutus
Pehmemad tihendussüsteemid tekitavad tavaliselt vähem agressiivset pikaajalist{0}}toru ahenemist.
PTFE võrdlemine metalliliste soojusvaheti torudega
Metallist soojusvaheti torudel on tavalistel keemilise protsessi temperatuuridel tavaliselt tühine roome. PTFE käitub oma polümeerse struktuuri tõttu erinevalt.
PTFE-l on aga eelised, mida metallid ei saa kergesti sobitada:
Erakordne keemiline inertsus
Vastupidavus agressiivsetele hapetele
Mitte{0}}saastavad pinnad
Suurepärane korrosioonikindlus
Kompromiss-on see, et PTFE-l on keerulisem mehaaniline vananemisprofiil.
Seetõttu võtavad disainerid samaaegselt arvesse nii keemilist ühilduvust kui ka pikaajalist{0}}mehhaanilist käitumist.
Tegevuse tagajärjed aastakümnete jooksul
Hästi-konstrueeritud PTFE-vahetid töötavad sageli aastakümneid väga söövitavas keskkonnas, kus metallsüsteemid kiiresti rikki lähevad.
Roomamisest põhjustatud rõhu järkjärguline tõus on harva katastroofiline piirang. Selle asemel toimib see hüdraulilise jõudluse aeglase ja juhitava arenguna aja jooksul.
Paljudes süsteemides vastab soojusvaheti protsessinõuetele veel kaua pärast roomuse stabiliseerumist.
Peamine nõue on lihtsalt see, et süsteemi algne kujundus näeb mõju ette.
Järeldus
PTFE roome on tuntud ja juhitav mehaaniline vananemisprotsess, mis võib pikkade tööperioodide jooksul järk-järgult suurendada soojusvaheti rõhulangust. Püsiv kokkusurumine torulehe liitekohas deformeerib PTFE toru seina aeglaselt sissepoole, vähendades veidi toru ava läbimõõtu ja suurendades püsivat hüdraulilist takistust.
Kuigi mõju on üldiselt tagasihoidlik, suhePTFE-vaheti rõhulanguse muutus aja jooksultuleks kaaluda esialgse hüdraulilise projekteerimise ajal, eriti kõrgel{0}}temperatuuril või pikkade{1}}torudega rakendustes. Õige pumba suurus, suurem laagri-ala ja vedruga-tihendussüsteemid aitavad minimeerida pikaajalisi-muutusi jõudluses ja säilitada kavandatud voolukiirused aastakümnete pikkuse kasutusaja jooksul.
Isegi kõige keemiliselt inertsem materjal arendab lõpuks välja mehaanilise eluloo, mille kujundavad stress, temperatuur ja aeg.
