Haamri heli tankist
Kuumas puhastuspaagis vertikaalse sukeldumisspiraali lähedal olevad operaatorid kuulevad soojendamise ajal{0}}rütmilist paugutamist. Heli meenutab haamriga löövat metalltoru,-sellest ka termin vesihaamer. Müra ei ole ainult häiriv. Iga haamriimpulss tekitab rõhutipu, mis pingestab toru seinu, nõrgestab keevisõmblusi ja põhjustab lõpuks väsimuse tõrke kõige suurema pingega kohtades.
Metallist vertikaalsetes rullides on vesihaamer püsiv probleem, mis on tingitud auru{0}}kondensaadi liidese geomeetriast. Aur siseneb mähise ülaosast ja voolab allapoole. Toru seintele moodustub kondensaat ja see peab voolama aurule vastuvoolu-, voolates allapoole sissetuleva auru vastuvoolu. Teatud aurukiiruste ja kondensaadikoormuse korral muutub kahefaasiline vool ebastabiilseks. Kondensaadi nälkjad tõstetakse auruvoolu abil üles, seejärel vajuvad nad alla tagasi, luues haamri impulsi.
See nähtus halvendab mitte ainult spiraali, vaid ka aurulõksu, juhtventiili ja torustiku ühendusi. Vertikaalsete metallpoolidega plaadistustöökodade hooldusdokumendid näitavad, et aurulõksu vahetatakse haamri kahjustuste tõttu keskmiselt iga 12–18 kuu järel.
Praeguse voolu ebastabiilsus-
Vertikaalses torus, kus aur voolab allapoole ja kondensaat voolab raskusjõu mõjul allapoole, võivad need kaks faasi stabiilselt koos eksisteerida, kui auru kiirus on alla kriitilise läve. Kondensaat moodustab toru seinale rõngakujulise kile, aur voolab läbi kesksüdamiku ja mõlemad faasid liiguvad samas suunas.
Ebastabiilsus tekib siis, kui auru kiirus suureneb-käivitamise ajal, suure-nõudluse perioodidel või kui juhtventiil avaneb laialt. Suure aurukiiruse korral ületab nihkejõud auru-kondensaadi liidesel gravitatsiooni. Kondensaadikile rebeneb seina küljest lahti ja haarab auruvoolus piiskadena kaasa. Need tilgad ühinevad nälkjateks, mis ühendavad toru läbimõõdu. Nälkja taga olev aururõhk kiirendab seda. Kui nälkjas põrkub kurvi, ventiili või liikumatusse kondensaadikolonni, peatub see järsult. Kineetiline energia muundub rõhuimpulsiks.
Metallpoolides edastavad jäigad toruseinad selle rõhuimpulsi tõhusalt igale ühendatud komponendile. Lööklaine peegeldub läbi süsteemi edasi-tagasi. Igas peegelduspunktis-küünarnukk, tee, reduktor-on stressikontsentratsioon kõrgeim. Need on just need kohad, kus lõpuks tekivad väsimuspraod.
Tabel 1: Vesihaamri raskustegurid vertikaalsete soojusvahetite konstruktsioonide jaoks
| Disaini tegur | Metallist vertikaalne mähis | PTFE vertikaalne spiraal optimeeritud äravooluga |
|---|---|---|
| Toru seina jäikus | Kõrge (200 GPa teras) | Madal (0,5 GPa PTFE) |
| Rõhulaine ülekande efektiivsus | >95% | <30% (viscoelastic damping) |
| Kondensaadi äravoolu tee | Steami{0}}loendur (ebastabiilne) | Eraldi kondensaadi allavoolu jalg |
| Auru-kondensaadi voolurežiim | Segatud kaks{0}}faasi | Eraldatud faasid |
| Vastuvõtlikkus nälkjate moodustumisele | High at >30% auruvõimsus | Väga madal (äravoolutee takistab kogunemist) |
| Maksimaalne haamri rõhk (bar) | 20-80 (üle aururõhu) | <5 (damped by tube compliance) |
| Aurulõksu kahjustuste sagedus | Iga 12-18 kuu tagant | >5 aastat |
PTFE disainilahendus
PTFE soojusvahetid leevendavad veehaamrit kahe mehhanismi kaudu: materjali summutamine ja optimeeritud äravoolu geomeetria.
PTFE viskoelastne olemus neelab rõhulainete energiat. Kui rõhuimpulss liigub läbi PTFE toru, toimuvad polümeeriahelad molekulaarse ümberkorraldamise teel, mis hajutab mehaanilist energiat soojusena. Impulsi amplituud väheneb läbitud vahemaaga eksponentsiaalselt. Rõhutõus, mis registreeriks terastorus 60 baari, registreerib PTFE-s -15 baari ja laguneb ühe meetri jooksul pärast levimist kahjutu tasemeni.
See summutus ei kaitse mitte ainult PTFE-mähist, vaid ka ühendatud metallkomponente -aurulõksu, juhtventiili, torustikku-, mis tahes haamrijuhtumi täieliku jõu eest.
Õigesti kavandatud PTFE vertikaalse spiraali äravoolugeomeetria eraldab auru ja kondensaadi teed. Aur siseneb ülemise päise kaudu ja voolab läbi mitme paralleelse toru. Kondensaat voolab alumisest kollektorist spetsiaalsesse kondensaadi tagasivooluharusse, mis on auruvoolust isoleeritud. Need kaks faasi ei liigu vastuvoolu-läbi sama toru. Voolu ebastabiilsus, mis tekitab metallpoolides nälkjaid, on süsteemist väljas.
Aurulõksu kaitse
Veehaamer on aurulõksu enneaegse rikke peamine põhjus. Ujuk, termostaatelement või ketasmehhanism, mis avaneb ja sulgub kondensaadi väljutamiseks, ei ole ette nähtud korduvatele rõhutõusudele vastu pidama. Iga haamrisündmus moonutab sisemisi komponente, halvendab tihenduspindu ja lühendab lõksu eluiga.
Rõhuimpulsse summutav PTFE mähis pikendab oluliselt aurulõksu eluiga. Lõks töötab stabiilse rõhuga keskkonnas, tiirledes kavandatud sagedusel, mitte vahelduvate lööklainete poolt. Lõksude hooldusvälbad ulatuvad kuudest aastateni.
Kokkuvõte
Aurukondensaadi haamer vertikaalses sukelmähises tuleneb kahe-faasi voolu ebastabiilsusest auru ja kondensaadi liikumise loenduri-voolu korral. Metallpoolid edastavad tõhusalt haamri surveimpulsse, põhjustades poolidele, lõksudele ja torustikele väsimuskahjustusi. PTFE soojusvahetid leevendavad vasarat viskoelastse summutuse abil, mis neelab rõhulainete energiat ja optimeeritud äravoolu geomeetria, mis eraldab auru ja kondensaadi teed.
Vähendatud haamri tugevus pikendab aurulõksu eluiga, vähendab torustiku hooldust ja välistab väsimuspragude tekke pingekontsentratsioonipunktides. Paindlik fluoropolümeermaterjal muudab hüdraulilise šoki hävitava energia kahjutuks molekulaarseks liikumiseks.
Optimeeritud kondensaadi äravooluga vertikaalse PTFE spiraali konstruktsiooni tehnilised soovitused on saadaval aururõhu, nõutava küttevõimsuse, paagi mõõtmete ja jooksvate veehaamri vaatluste esitamisel.
