Thermal Cycling Extreme
Kõvakroomitud liin töötab kahes vahetuses päevas. Hommikune vahetus on 55 kraadi. Seejärel jahutatakse vann sama paagi abil pärastlõunaseks protsessiks 30 kraadini. PTFE-soojusvaheti tarnib kütmiseks auru 4 bargiga, seejärel võtab jahutamiseks vastu 7-kraadist jahutatud vett. Toruseina temperatuur kõigub umbes 140 kraadilt 10 kraadile ja tagasi{10}}kaks korda päevas, 600 korda aastas, 6000 korda kümnendi jooksul.
See ei ole püsioleku{0}}toiming aeg-ajalt väljalülitamisega. See on tahtlik korduv termiline tsükkel protsessi kavandamise tasemel. PTFE soojusvaheti peab olema spetsiaalselt selle tsüklilise teenuse jaoks konstrueeritud. Pideva kuumutamise standardkonstruktsioon kogub väsimuskahjustusi kiirendatud kiirusega.
Termilise väsimuse mehhanism
Iga üleminek kuumutamisel-jahutamisele{1}}rajab PTFE-torudele täieliku termilise deformatsioonitsükli. Kui 140-kraadised kuumad torud puutuvad kokku 7-kraadise jahutatud veega, tõmbub välispind kiiresti kokku, samas kui sisesein, mis on endiselt soe, peab kokkutõmbumisele vastu. Välispinnal tekib mööduv-läbi paksuse tõmbepinge.
PTFE talub seda pinget viskoelastse lõdvestuse kaudu{0}}, polümeeride ahelad reorganiseerivad stressi leevendamiseks. See lõõgastus toimub minutite jooksul. Kui termiline üleminek on aeglasem kui lõõgastusaeg, jäävad pinged madalaks. Kui üleminek on kiire, võivad pinged ületada materjali lühiajalise -tugevuse.
Korduv rattasõit, isegi pingete korral, mis jäävad alla vahetu rikke läve, kogub väsimuskahjustusi. PTFE-s väljendub väsimus mikro-tühmuse moodustumisena ja kasvuna, mitte terava pragunemisena nagu metallides. Mikro-tühjad ühinevad tuhandete tsüklite jooksul, vähendades materjali tihedust ja mehaanilisi omadusi. Seinte hõrenemine kiireneb. Lõpuks tekib leke.
Tabel 1: PTFE soojusvaheti termilise tsükli projekteerimise kriteeriumid vahelduvteenistuses
| Disaini kriteerium | Pidev kütte disain | Tsükliline küte{0}}Jahutuskujundus | Muudatuse põhjendus |
|---|---|---|---|
| Toru seina paksus | 1,0 mm standardne | minimaalselt 1,5 mm | Väsimuse eluea kestvus seina paksusega |
| Üleminekukiiruse juhtimine | Ei kohaldata | Automatiseeritud kaldteeventiilid; max 5 kraadi /min | Hoiab ära termilise šoki stressi |
| Laiendussäte | Standardne silmus või mitte ühtegi | Kõigil läbipääsudel kohustuslikud laiendusaasad | Mahutab kahekordse laiendusulatuse |
| Toru toe tüüp | Jäigad juhtplaadid | Elastomeerist{0}}voodriga juhikud | Vähenenud närvilisus tugipunktides rattasõidu ajal |
| Kollektori ühendus | Standardne kompressioon | Tugevdatud kompressioon painduva sabaga | Neelab kollektori tsüklilise liikumise |
| Kondensaadi/jahutatud vee vahetus | Käsitsi isolatsiooniventiilid | Automaatne topelt{0}}blokeerimine-ja-verejooks | Hoiab ära ristsaastumise; tagab täieliku äravoolu tsüklite vahel |
| Disainitsükli eluiga | Määratlemata | 10,000+ täielikku termotsüklit | 15+ aasta teenus 600 tsüklit aastas |
| Aurulõksu spetsifikatsioon | Standardne F&T lõks | F&T termilise õhuavaga; madal alajahutus | Käsitseb kiiret üleminekut jahutusrežiimilt kütterežiimile |
Kondensaadi ja jahutatud vee vahetus
Kütmiselt jahutusrežiimile üleminek nõuab enne jahutatud vee sisestamist torudest auru ja kondensaadi puhastamist. Jääk aur kondenseerub ja tekitab vaakumi, mis võib torusid kokku suruda. Jääkkondensaat lahjendab jahutatud vett ja külmub jahutatud vee sisselaskeava juures, kui temperatuur on piisavalt madal.
Ümberlülitussüsteem kasutab blokeeringutega automatiseeritud klappe. Kuumutamise -jahutus-jada sulgeb auru etteandeventiili, avab kondensaadi tühjendusventiili ajastatud puhumisperioodiks, seejärel avab aeglaselt jahutatud veevarustusklapi läbi rambikontrolleri. Jahutus-kuumutamiseks{5}} muudab protsessi vastupidiseks: jahutatud vesi tühjendatakse, kondensaadisüsteem taas-rõhutatakse, aur lastakse aeglaselt sisse.
Topelt-plokk-ja -õhutusventiilid auru-jahutusvee liideses hoiavad ära ristsaastumise- ülemineku ajal.
Paisumisvuukide projekteerimine laiemale ulatusele
Pidevalt kuumutatud PTFE toru paisub ümbritsevast temperatuurist ligikaudu 140 kraadini -temperatuuri tõus 120 kraadi võrra, põhjustades ligikaudu 14 mm paisumist toru pikkuse meetri kohta. Tsükliga töötav toru paisub 10 kraadilt (jahutusrežiim) 140 kraadini (kütterežiim)-130 kraadine temperatuurimuutus, mis tekitab ligikaudu 16 mm paisumise meetri kohta. Täiendav laienemine, kuigi tsükli kohta tagasihoidlik, koguneb tuhandete tsüklite jooksul.
Pidevaks kütteteenuseks mõeldud paisuahelad võivad olla tsüklilise vahemiku jaoks alamõõdulised. Tsükliline disain sisaldab suuremaid silmuseid või täiendavaid painduvaid sektsioone, et mahutada täielikku soojusliikumist ilma üle-pingutavate painde või kollektoriühendusteta.
Kokkuvõte
PTFE-soojusvaheti, mis on ette nähtud samaaegseks kütte- ja jahutustsükliteks ühes vahetuses, nõuab spetsiifilisi projekteerimiskriteeriume, mis ei ületa standardset pidevat{0}}tööd. Suurenenud seinapaksus tagab väsimuse eluea varu. Automatiseeritud ülemineku juhtimine hoiab ära termilise šoki. Laiendusaasad on mõeldud kogu soojusvahemiku jaoks. Ümberlülitusklapp tagab täieliku puhastamise režiimide vahel.
Täiendavad disainisätted võimaldavad usaldusväärset teenust 10,000+ täieliku termilise tsükli jooksul, mis esindab aastakümnete pikkust tööd tüüpilistel plaadistusliinide tsüklisagedustel. Nende säteteta standardkonstruktsioonid koguvad väsimuskahjustusi ja kogevad tsüklilises töös enneaegseid rikkeid.
Tsüklilise PTFE soojusvaheti projekteerimise tehniline analüüs on saadaval kütte- ja jahutustemperatuuride, tsükli sageduse, üleminekuaja piirangute, saadaolevate auru- ja jahutatud vee tingimuste ning seadme eeldatava kasutusea esitamisel.
