Väljakutse väljas eksponeerimisele
Hüdrometallurgia tehased paigaldavad soojusvahetid õue. Vase lahustiga ekstraheerimine, nikli lateriidi leostumine ja kulla CIP-ahelad töötavad avatud -külgsete varjualuste all või täielikult päikese, vihma ja temperatuurikõikumiste käes. Soojusvahetipead-, kollektorid, mis ühendavad torukimpe töötlemistorustikuga-, seisavad silmitsi kõige karmimate tingimustega.
Päikesevalgus edastab ultraviolettkiirgust, mis lagundab polümeere. Igapäevased temperatuuritsüklid peaaegu -külmatest öödest kuni 40-kraadise pärastlõunani tekitavad soojuspaisumise pingeid. Tuul-vihm ja tolm erodeerivad pindu. Hooldustegevused ohustavad seadmeid tööriistade ja mobiilsete seadmete poolt põhjustatud juhusliku löögi eest.
Pea konstruktsioon peab kaitsma toru-ja päise{1}}ühendusi, säilitades need tingimused aastakümneid. Võistlevad kolm disainilahendust: kõik-PTFE-pead, PVDF-pead ja metallist-soomustatud PTFE-pead. Igaüks käsitleb väliskeskkonda erinevalt.
Pea disaini valikud
Kõik-PTFE-pead kasutavad sama fluoropolümeeri kui torud. Keemiline ühilduvus on identne. Kogu niisutatud pind on protsessihapete suhtes vastupidav. Kuid PTFE-l on madal mehaaniline jäikus. Suured toetamata peakonstruktsioonid võivad pideva koormuse all roomata või deformeeruda. Poltidega äärikühendused nõuavad hoolikat pöördemomendi juhtimist, et vältida lekkeid, kui PTFE külm{6}}voolab.
PVDF-pead pakuvad suuremat jäikust ja tugevust kui PTFE-l. Materjal töödeldakse kergesti keerukateks päisekujulisteks vormideks. Keemiline vastupidavus on hea, kuid mitte universaalne-PVDF-i ründavad tugevad söövitajad, teatud lahustid ja suitsevad happed temperatuuril üle 120 kraadi. Hüdrometallurgilistes rakendustes, mis hõlmavad väävelhapet mõõdukatel temperatuuridel, tagab PVDF piisava keemilise vastupidavuse ja suurepärased mehaanilised omadused.
Metallist-soomuspead ümbritsevad PTFE-vooderdust terasest või FRP-st valmistatud korpuse sees. Vooder tagab keemilise vastupidavuse. Kest tagab mehaanilise tugevuse. See hübriiddisain ühendab mõlema materjali parimad omadused. Karistuseks on kõrgem hind ja keerulisem valmistamine.
Tabel 1. Välistingimustes kasutatavate PTFE-soojusvahetite pea konstruktsiooni võrdlus
| Pea disain | UV-vastupidavus | Termorattasõidu taluvus | Löögikindlus | Keemiline ühilduvus | Suhteline kulu |
|---|---|---|---|---|---|
| Kõik-PTFE | Suurepärane (ilma lagunemiseta) | Hea (paindlik, madal pinge) | Kehv (kergesti kahjustatav) | Universaalne | Mõõdukas |
| PVDF | Hea (vajalikud UV-stabilisaatorid) | Mõõdukas (jäikem, kõrgem termiline stress) | Hea | Piiratud (vältige tugevaid söövitavaid aineid, lahusteid) | Madal-Mõõdukas |
| Metall-soomustatud (teras/PTFE) | Suurepärane (metallist UV-kilbid) | Suurepärane (teras juhib stressi) | Suurepärane | Universaalne (PTFE vooder) | Kõrge |
| Metallist-soomustatud (FRP/PTFE) | Suurepärane (FRP kaitseb UV eest) | Hea (FRP soojuspaisumine sobib paremini PTFE-ga) | Hea | Universaalne (PTFE vooder) | Kõrge |
UV-de lagunemise mehhanism
Kaitsmata polümeerid lagunevad päikese UV-kiirguse mõjul foto{0}}oksüdatsiooni tõttu. Polümeerahelad katkevad, põhjustades rabedust, värvimuutust ja võimalikku pragunemist. PTFE on ainulaadselt vastupidav. Süsinik-fluori side on tugevam kui UV-fotonienergia maapealses päikesespektris. PTFE ei vaja UV-stabilisaatoreid ega lagune ka pärast aastakümnete pikkust täielikku päikese käes viibimist.
PVDF neelab veidi UV-kiirgust ja vajab tahma või muid stabilisaatorlisandeid. Korralikult stabiliseeritud PVDF peab välitingimustes vastu aastaid, kuid pind kriidub ja järk-järgult hävib. Stabiliseerimata PVDF võib mõne kuu jooksul rabedaks muutuda.
Metallist-soomuspead välistavad täielikult sisemise polümeervoodri UV-kiirguse. Terasest või FRP kest neelab kogu UV-kiirguse. Vooder näeb ainult protsessivedelikku.
Termorattasõit ja mehaaniline mõju
Välispaigaldised kogevad igapäevast termotsüklit. PTFE-l on kõrge soojuspaisumistegur,{1}}ligikaudu 10 korda suurem kui terasel. Kõik-PTFE-pead laienevad ja tõmbuvad märkimisväärselt kokku. PTFE paindlikkus mahutab selle liikumise, kui toruühendused sisaldavad laienemisfunktsioone. Kõik{7}}jäigalt kinnitatud PTFE-pead tekitavad ühendustele pinget.
PVDF-il on madalam paisumiskoefitsient, terasele lähemal. Termilised pinged on väiksemad. Poltühendused säilitavad pöördemomendi paremini temperatuuritsüklite kaudu.
Metallist-soomuspead kasutavad soojuspaisumise juhtimiseks teraskesta. PTFE vooder hõljub sees, isoleerituna konstruktsioonikoormustest. Äärikuga ühendused on terasest---terasest, mis välistab polümeeri roomamise.
Hoolduse ajal on löögikindlus oluline. Mahakukkunud mutrivõti võib lõhkuda PTFE pea. PVDF talub lööke paremini. Metallist-soomuspead on tavapärase tööstusliku käsitsemise korral sisuliselt hävimatud.
Kokkuvõte
Välistingimustes kasutatavate hüdrometallurgiliste teenuste jaoks mõeldud PTFE soojusvaheti pea disain tasakaalustab UV-kindluse, termilise tsükli taluvuse ja mehaanilise vastupidavuse. Kõik-PTFE-pead tagavad universaalse keemilise ühilduvuse ja suurepärase UV-kindluse, kuid piiratud mehaanilise vastupidavuse. PVDF pakub paremat jäikust ja löögikindlust ning piisavat keemilist ühilduvust enamiku väävelhappel{3}}põhiste protsesside jaoks. Metallist-soomustatud konstruktsioonid tagavad maksimaalse vastupidavuse kõrgemate kuludega.
Kõrgete töökindlusnõuetega püsivate välipaigaldiste puhul eelistatakse metallist -soomustatud või täielikult-PTFE-pead. PVDF sobib vähem kriitilistele rakendustele mõõduka keemilise kokkupuutega.
Tehnilised soovitused PTFE soojusvaheti pea konstruktsiooni valimiseks on saadaval protsessikeemia, ümbritseva keskkonna temperatuurivahemiku, päikese käes viibimise, mehaanilise ohu hindamise ja toruühenduste spetsifikatsioonide esitamisel.
