Paradoks
PTFE-soojusvaheti, mis on ette nähtud 60 kW tööks 4 barg aururõhul, ei suuda säilitada protsessi temperatuuri sättepunkti, kui see töötab 4 bargil. Auruventiil avaneb täielikult. Vanni temperatuur langeb sihtmärgist allapoole. Kui aga operaator alandab aururõhu 2 bargini, töötab soojusvaheti äkitselt paremini-vanni temperatuur tõuseb ja stabiliseerub seadeväärtuse lähedal. Vaheti annab madalama aururõhu korral rohkem soojust. See on vastupidine{10}}intuitiivne.
Põhjuseks on kondensaadi üleujutus kõrgema rõhu juures. 4 bargi juures on auru temperatuur 152 kraadi ja soojusülekande kiirus pindalaühiku kohta on kõrge. Kondensaadi tekkekiirus on vastavalt kõrge. Kondensaadi äravoolusüsteem-aurupüüdur ja tagasivoolutorustik- ei talu kondensaadi tippkoormust 4 bargi juures. Kondensaat voolab tagasi torudesse, ujutades alumise osa üle. Üleujutatud torud ei aita soojusülekandele midagi kaasa. Efektiivne pind väheneb. Vahetaja ei saa oma nimikoormust täita.
2 bargi juures on auru temperatuur 133 kraadi. Soojusülekande kiirus on väiksem ja kondensaadi tekkekiirus väiksem. Drenaažisüsteem talub vähendatud koormust. Üleujutusi ei esine. Kõik torud aitavad kaasa soojusülekandele. Efektiivne pindala on suurem kui 4 bargi juures (kus üleujutus eemaldas osa alast). Kogusoojusvõimsus on madalama rõhu juures suurem, hoolimata madalamast LMTD-st.
Kondensaadi koormuse arvutamine
Kondensaadi tekkekiirus on: m_cond=Q / h_fg, kus Q on soojusenergia ja h_fg on auru varjatud soojus. 4 bargi juures on h_fg ligikaudu 2100 kJ/kg. 2 bargi juures on see ligikaudu 2160 kJ/kg. Varjatud soojus on peaaegu konstantne, seega on kondensaadi massivool otseselt võrdeline soojuskoormusega.
Kui soojusvaheti 4 bargiga üritab anda 60 kW, on kondensaadi koormus 60/2, 100=0.0286 kg/s=103 kg/h. 2 bargi juures on vähendatud 45 kW koormuse korral (piiratud madalama LMTD-ga) koormus 45/2,160=0.0208 kg/s=75 kg/h-, mis on 27% väiksem.
Aurulõksu ja kondensaadi tagasivoolutoru peab vastama kondensaadi tippkoormusele. Kui püüdur valiti tavapäraste töötingimuste alusel 2–3 bargi juures, võib see olla alamõõduline 4 bargilise korpuse jaoks, kus kondensaadikoormus on suurem. Püüduri võimsus töörõhu erinevusel (aururõhk miinus tagasivoolutoru rõhk) määrab, kas see suudab koormust taluda.
| Aururõhk | Soojusmaks | Kondensaadi koormus | Püünise mahutavus (näide: DN15 F&T) | Üleujutus? |
|---|---|---|---|---|
| 2 barg | 45 kW | 75 kg/h | 120 kg/h 1,5 baari ΔP juures | Ei |
| 3 barg | 53 kW | 89 kg/h | 140 kg/h 2,5 baari ΔP juures | Ei |
| 4 barg | 60 kW | 103 kg/h | 100 kg/h rõhul 3,5 baari ΔP (vähenenud võimsus kiirauru tõttu) | Jah |
Diagnostiline kinnitus
Üleujutuse diagnoosi kinnitab toru seina temperatuuriprofiili mõõtmine. Kui torude alumised osad on jahedad (protsessitemperatuuri lähedal), ujutab kondensaat need osad üle. Mõõtmist saab teha infrapuna termomeetri või kontakttermopaariga torukimbu ligipääsetavates kohtades.
Teine kinnitus on kondensaadi äravoolu ajutine suurenemine. Aurulõksu möödaviigu lühiajaline avamine (kui möödaviik on paigaldatud) või kondensaadi tagasivoolutoru õhutusava suurendamine võib ajutiselt eemaldada üleujutuse ja taastada soojusvõimsuse 4 bargi juures. Kui see test taastab jõudluse, on äravoolusüsteem alamõõduline.
Parandustegevus
Püsilahendus on kondensaadi äravoolu võimsuse suurendamine. Valikud on järgmised: suurema aurupüüduri paigaldamine, paralleelselt teise püüduri lisamine, kondensaadi tagasivoolutoru läbimõõdu suurendamine, kondensaadi tagasivoolutoru vasturõhu vähendamine (õhutussüsteemi parandamise või kondensaadipumba paigaldamisega) või kondensaadikoguri uuesti-kallutamine äravoolu parandamiseks.
Kui äravooluvõimsuse suurendamine ei ole teostatav, võib aururõhku piirata maksimumini, mida drenaažisüsteem suudab ilma üleujutuseta toime tulla. Rõhu-piirav ventiil või juhtimissüsteemi sättepunkti piirang takistab töötamist rõhul, mis põhjustab üleujutust.
Kokkuvõte
PTFE-soojusvaheti, mis töötab madalal aururõhul paremini kui kavandatud rõhul, kogeb kõrgema rõhu korral kondensaadi üleujutamist. Kondensaadi tekkekiirus ületab äravoolusüsteemi võimsust, ujutades üle toru alumised osad ja vähendades efektiivset pinda. Diagnoosi kinnitab toru seina temperatuuriprofiil ja lõksu möödaviigu test. Lahenduseks on drenaaživõime suurendamine või maksimaalse aururõhu piiramine.
Tehniline tugi PTFE-soojusvaheti jõudluse tõrkeotsinguks on saadaval aururõhu, kondensaadi koormuse, püüduri spetsifikatsioonide, kondensaadi tagasivoolutoru konfiguratsiooni ja vaadeldud jõudlusandmete esitamisel.
