Saastumise piirmäär, mis on tavaliselt vale
Pindamisseade määrab PTFE soojusvaheti kareda vee soojendamiseks 15% saastumisvaruga. Soojusvaheti suurus on 115% puhtast soojuskoormusest, lähtudes eeldusest, et saastumistegur vähendab efektiivset soojusülekannet ligikaudu 13%.
Pärast kuuekuulist töötamist on soojusvõimsus langenud 25% ja vann ei suuda enam tipptootmise ajal temperatuuri hoida. Soojusvaheti puhastatakse ja soojusvõimsus naaseb kavandatud väärtusele. Tsükkel kordub iga kuue kuu tagant.
15% marginaal oli ebapiisav, kuna disainis kasutatud saasteteguri aluseks oli pigem üldine hinnang kui tegelikud kareda veetingimused. Tegelik skaala soojustakistus kuue kuu pärast on võrdne ligikaudu 25% puhta soojusülekande takistusega, mis nõuab 25% varu ainult selleks, et säilitada puhastusintervalli lõpus kavandatud soojusvõimsus.
Suurepärane soojustakistus, mis suurendab marginaali
Kaltsiumkarbonaadi katlakivi soojustakistus sõltub maardla paksusest ja soojusjuhtivusest. Kaltsiumkarbonaadi soojusjuhtivus on ligikaudu 2,5 W/m·K. 0,5 mm katlakivikihi puhul on soojustakistus 0,0002 m²·K/W.
0,8 mm seinaga PTFE-soojusvaheti puhas soojusülekande takistus, mille külgkihi koefitsient on 1000 W/m²·K, on ligikaudu 0,0042 m²·K/W. Skaala soojustakistus 0,0002 m²·K/W on ligikaudu 5% puhastakistusest. See väike takistus nõuaks ainult 5% marginaali.
Tegelik jõudluse halvenemine on suurem, kui skaala soojustakistus üksi eeldaks. Katlakivikiht karestab ka pinda, mis vähendab voolukiirust seina lähedal ja suurendab kile takistust. Katlakivi soojustakistuse ja kiletakistuse suurenemise koosmõju on tavaliselt 15–25% puhta soojusülekande takistusest pärast kuuekuulist kareda vee teenust.
Saastumise piir vee kareduse funktsioon
Saastumise piir sõltub vee karedusest, toru seina temperatuurist ja puhastusintervallist. Järgmises tabelis on kokkuvõtlikult soovitatav varu erinevate vee karedustasemete ja puhastusintervallide jaoks.
| Vee karedus (mg/l CaCO₃) | Skaalamäär (mm/6 kuud) | Katlakivikindlus 6 kuu pärast | Soovitatav marginaal (6-kuuline puhastus) | Soovitatav marginaal (12-kuuline puhastus) |
|---|---|---|---|---|
| 50–100 (pehme) | 0,1 mm | 0.00004 m²·K/W | 5% | 10% |
| 100–200 (keskmiselt kõva) | 0,2 mm | 0.00008 m²·K/W | 10% | 20% |
| 200–300 (kõva) | 0,35 mm | 0.00014 m²·K/W | 18% | 35% |
| 300–400 (väga kõva) | 0,5 mm | 0.00020 m²·K/W | 25% | 50% |
| 400–500 (äärmiselt kõva) | 0,7 mm | 0.00028 m²·K/W | 35% | 70% |
| Üle 500 (soolvesi{1}}nagu) | 1,0 mm | 0.00040 m²·K/W | 50% | 100% |
Soovitatavad varuväärtused hõlmavad skaala soojustakistust ja kile takistuse suurenemist. Pikemate puhastusintervallide korral on veerised suuremad, kuna katlakivi paksus suureneb aja jooksul.
Toruseina temperatuuri mõju
Katlakivi sadestuskiirus suureneb koos toru seina temperatuuriga. Kõrgem seinatemperatuur suurendab kaltsiumkarbonaadi üleküllastumist toru pinnal ja kiirendab sadestumist.
Suure soojusvooga PTFE-soojusvaheti puhul on toru seina temperatuur kõrgem ja katlakivi määr kõrgem. Saastumise piiri tuleb suurendada, et võtta arvesse kõrgemat skaalat.
Seina temperatuuri mõju on eriti oluline PTFE soojusvahetite puhul, kuna PTFE madal soojusjuhtivus põhjustab antud soojusvoo korral kõrgema seinatemperatuuri kui metallist soojusvaheti puhul. PTFE-soojusvahetil, mis töötab metallseadmega sama soojusvooga, on kõrgem seinatemperatuur ja suurem katlakivi.
Voolukiiruse mõju
Voolukiirus mõjutab katlakivi sadestumise kiirust läbi toru seina nihkepinge. Suurem kiirus suurendab nihkepinget, mis vähendab katlakivi adhesiooni ja sadestuskiirust.
PTFE-soojusvaheti puhul, mis töötab kiirusel 0,5 m/s, on mastaabimäär kõrge ja saastumisvaru peab olema suur. Soojusvaheti puhul, mis töötab kiirusel 1,5 m/s, on mastaabimäär madalam ja marginaal võib olla väiksem.
Kiiruse mõju on eriti oluline kareda vee teenindamisel. Soovitatav on kiirus 1,5–2,0 m/s, et vähendada skaala määra ja nõutavat saastevaru.
Majanduslik kaubandus{0}}Saastumismarginaalist
Saastumismarginaal suurendab soojusvaheti kapitalikulusid. 25% marginaal suurendab kapitalikulu ligikaudu 20–25%. Varu vähendab ka soojusvoogu, mis vähendab toru seina temperatuuri ja katlakivi.
Kompromiss- on suurema kapitalikulu ning väiksema puhastussageduse ja energiakulu vahel. Suurem marginaal vähendab puhastussagedust ja tootmiskadusid, kuid suurendab kapitalikulusid.
Optimaalne marginaal on see, mis minimeerib kogu kasutusea kulu. Kogukulu sisaldab kapitalikulusid, puhastuskulusid, tootmiskao kulusid ja energiakulusid.
Omaniku kogukulude kvantifitseerimine erinevate marginaalidega
Järgmises tabelis on kokkuvõte viie-aasta kogu omamiskulu erinevate saastemarginaalide puhul kareda vee soojendamise rakenduses soojuskoormusega 50 kW, vee karedusega 300 mg/l ja tootmisväärtusega 500 $ tunnis.
| Saastumise piirmäär | Pindala | Soojusvoog | Puhastusintervall | Kapitali maksumus | Iga-aastane puhastuskulu | Aastane tootmiskahjumi kulu | Viie-aasta kogukulu |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0% | 20 m² | 2,5 W/cm² | 2 kuud | $28,000 | $9,000 | $12,000 | $133,000 |
| 10% | 22 m² | 2,3 W/cm² | 3 kuud | $30,000 | $6,000 | $8,000 | $100,000 |
| 20% | 24 m² | 2,1 W/cm² | 4 kuud | $32,000 | $4,500 | $6,000 | $84,500 |
| 30% | 26 m² | 1,9 W/cm² | 6 kuud | $35,000 | $3,000 | $4,000 | $70,000 |
| 40% | 28 m² | 1,8 W/cm² | 8 kuud | $38,000 | $2,250 | $3,000 | $64,250 |
| 50% | 30 m² | 1,7 W/cm² | 10 kuud | $41,000 | $1,800 | $2,400 | $62,000 |
| 75% | 35 m² | 1,4 W/cm² | 14 kuud | $48,000 | $1,300 | $1,700 | $63,000 |
Viie{0}}aastane kogukulu on selle rakenduse puhul minimeeritud 40–50% saastemarginaaliga. 30% marginaal on piisav, kuid mitte optimaalne. 75% marginaal on üle-suur ja selle kogukulu on suurem kui 50% marginaal.
Kujundusfunktsioonid, mis vähendavad nõutavat marginaali
Mitmed disainifunktsioonid vähendavad nõutavat saastevaru.
Suurem voolukiirus.Suurem kiirus suurendab nihkepinget ja vähendab skaala kiirust. Kareda vee teenindamiseks on soovitatav kiirus 1,5–2,0 m/s.
Sile toru pind.Sile torupind vähendab katlakivi jääkide nakkumist. Toru pinnal ei tohi olla kriimustusi ega defekte.
Kohaldage-puhastusmeetmed.Puhastuslahuse etteande ja tagasivoolu ühendused võimaldavad soojusvaheti puhastamist lahti võtmata, mis vähendab puhastuskulusid ja seisakuid.
Vee pehmendamine.Veepehmendaja eemaldab katlakivi moodustavad kaltsiumi- ja magneesiumioonid. Pehmendamine vähendab katlakivi määra ja nõutavat saastumisvaru.
Katlakivi inhibiitori annustamine.Katlakivi inhibiitor kemikaal vähendab katlakivi kiirust, segades kristallide kasvu. Inhibiitor vähendab nõutavat saastumise piiri.
Temperatuuri reguleerimine.Toruseina temperatuuri alandamine vähendab katlakivi. Väiksem soojusvoog või õhem torusein vähendab seina temperatuuri.
Kareda vee teenuse spetsifikatsiooniparameetrid
Seadmeinsenerid, kes määravad kõva vee teenindamiseks PTFE-soojusvaheti, peaksid tarnijaga kinnitama järgmised parameetrid.
Vee karedus.Määrake kaltsiumkarbonaadi kontsentratsioon teenindusvees.
Töötemperatuur.Määrake maksimaalne töötemperatuur ja toru seina temperatuur.
Voolukiirus.Määrake toru minimaalne{0}}külgkiirus. Kareda vee teenindamiseks on soovitatav kiirus 1,5–2,0 m/s.
Puhastusintervall.Määrake eeldatav puhastusintervall ja puhastusmeetod.
Saastumise piir.Määrake saastumise piir vee kareduse ja puhastusintervalli alusel.
Pinnaala.Määrake soojuskoormuse jaoks vajalik pindala ja saastumise piir.
Soojusvoog.Määrake maksimaalne lubatud soojusvoog seina temperatuuripiirangu alusel.
Puhastusmeetmed.Määrake kohapealseks puhastamiseks vajalikud ühendused ja ventiilid.
Saastumise piirmäära sobitamine kõva vee tingimustega
PTFE-soojusvaheti saastumise piir kareda vee kasutamisel sõltub vee karedusest, toruseina temperatuurist, puhastusintervallist ja vastuvõetavast jõudluse halvenemisest. Tavapärane 10–20% marginaal on sageli ebapiisav. Soovitatav varu on keskmiselt kareda kuni väga kareda vee puhul 20–50%, olenevalt puhastusintervallist.
Marginaali tuleks valida kasutusaja kogukulude põhjal. Suurem marginaal suurendab kapitalikulusid, kuid vähendab puhastussagedust ja tootmiskadusid. Optimaalne marginaal minimeerib kogukulud.
Kareda vee teenindusrajatiste puhul, mis hindavad PTFE-soojusvaheti valikuid, tuleks määrdumise piirmäär hankedokumentides täpsustada ja seda kontrollida kasutuselevõtul. Tootja pakutav vaikekonfiguratsioon ei pruugi sisaldada piisavat varu ja sellest tulenev jõudluse halvenemine võib vajada oodatust sagedasemat puhastamist.
Seadmeinsenerid ja hankespetsialistid, kes hindavad PTFE-soojusvaheti spetsifikatsioone kareda vee või muu saastumisteenuse jaoks, võivad taotleda projekti ülevaatamist, mis hõlmab vee karedust, töötemperatuuri, voolukiirust, puhastusintervalli ja saastumismarginaali, et veenduda, et seade on vastavuses rajatise tegeliku veekvaliteedi ja kasutuskulude struktuuriga.
