Deformeerunud toru avastus
Iga-aastase rutiinse ülevaatuse käigus eemaldavad hooldustöötajad PTFE-soojusvaheti 150-kraadisest kontsentreeritud happevannist. Mitmed torud tugiplaatide vahel näitavad nähtavat longust. Ühel torul on tugiklambri lähedale tekkinud murdekoht. Mähis kuumeneb endiselt, kuid deformatsioon on järk-järguline-iga aastaga, kui langus suureneb.
PTFE kõrgel temperatuuril ei ole jäik materjal. See pehmendab, hiilib pideva koormuse all ja paisub märkimisväärselt. Ilma õige tugivaheta põhjustab omakaalu, soojuspaisumise ja aururõhu kombinatsioon püsiva deformatsiooni. Deformeerunud torud kaotavad oma kavandatud vahekauguse, tekitades voolupiiranguid ja potentsiaalseid kontaktpunkte, kus vibratsioon võib põhjustada kahjustusi.
Roomamise mehhanism kõrgendatud temperatuuril
Rooma on ajast{0}}sõltuv deformatsioon konstantse koormuse korral. PTFE puhul temperatuuridel üle 100 kraadi muutub roome mõõdetavaks pingete korral, mis on tunduvalt madalamad kui lühiajaline voolavuspiir. Horisontaalne PTFE toru, mida toetatakse ainult selle otstest, kogeb oma raskusest tulenevat paindepinget. Kuude jooksul 140 kraadi juures põhjustab see stress järkjärgulist lõtvumist.
Roomamiskiirus suureneb plahvatuslikult koos temperatuuriga. 80 kraadi juures on roome korralikult toestatud torude puhul tühine. 120 kraadi juures muutub roomamine disainilahenduse kaalutluseks. 150-kraadise ja kõrgema nurga juures domineerib libisemine mehaanilise konstruktsiooni üle-peab olema piisavalt lähedal, et paindepinget piirata tasemeni, mis tekitab vastuvõetava roome kogu konstruktsiooni kasutusea jooksul.
Soojuspaisumine suurendab probleemi. PTFE paisub umbes 0,12 mm meetri kohta Celsiuse kraadi kohta, ligikaudu kümme korda rohkem kui teras. 2-meetrine toru, mis on kuumutatud 25 kraadilt 140 kraadini, kasvab ligi 28 mm. Kui toed piiravad seda laienemist, tekib surveline paindumine. Toru kummardub tugede vahel külgsuunas, tekitades püsiva külgdeformatsiooni.
Tabel 1: Soovitatav PTFE-toru toe vahekaugus vs. temperatuur (10 mm OD × 1 mm sein, horisontaalne suund)
| Töötemperatuur ( kraad ) | Maksimaalne tugivahe - liikumatu vedelik (mm) | Maksimaalne tugivahe - segatud vann (mm) | Esmane mure |
|---|---|---|---|
| 60 | 600 | 500 | Soojuspaisumise juhtimine |
| 80 | 500 | 400 | Tagasihoidlik pugemine, laienemine |
| 100 | 400 | 300 | Pugemine muutub oluliseks |
| 120 | 300 | 250 | Creep domineerib disainis |
| 140 | 250 | 200 | Pugemis- ja paindumise oht |
| 160 | 200 | 150 | Nõutav maksimaalne ettevaatus |
Arvutatud vahekaugused piiravad keskmise -ulatuse läbipainet alla 3 mm ja paindepinget alla 0,5 MPa temperatuuril. Segatud vannid vajavad lahuse liikumisest tuleneva hüdrodünaamilise koormuse tõttu suuremat vahekaugust.
Toetage disainipõhimõtteid
PTFE-torude tugiplaadid peavad võimaldama aksiaalset liikumist, vältides samal ajal külgsuunalist nihkumist. Selleks sobivad tahkest PTFE-st või PVDF-st valmistatud piludega juhikud. Toru libiseb soojuspaisumise ja kokkutõmbumise ajal vabalt läbi pilu, kuid pilu seinad takistavad longust või külgsuunalist kummardust.
Pilu peaks olema veidi ülemõõduline-0,5–1,0 mm suurem kui toru välisläbimõõt – et vältida kinnikiilumist, säilitades samal ajal külgmise toe. Tihedad pilud piiravad termilist liikumist, muutes toe piiranguks, mis kutsub esile paindumise. Liiga lahtised pilud võimaldavad torul loksutamisel vibreerida, põhjustades tugi kontaktpunkti väsimust.
Otsakinnitused nõuavad erilist hoolt. Toru- ja-päise ühendus on tavaliselt surveliitmik. Toru peab päise ja esimese toe vahel vabalt laienema. Päise ja esimese toe vaheline kaugus peaks olema pool tavapärasest toe vahekaugusest, et piirata paindepinget laienemise ajal.
Vertikaalse orientatsiooni kaalutlused
Vertikaalsed torud kogevad roomamist erinevalt kui horisontaalsed torud. Oma-kaal tekitab pigem tõmbepinget kui painutuspinget. Tõmbe libisemine põhjustab pigem venimist ja seina õhenemist kui longust. Vertikaalsete torude tugivahed käsitlevad pigem painutuskindlust ja vibratsiooni kontrolli, mitte omakaalu{4}}läbipainde.
Päiste vahelised vertikaalsed PTFE-torud tuleks toetada külgmiselt intervallidega, mis ei ületa horisontaalsete torude vahekaugust samal temperatuuril. Toed takistavad Euleri paindumist surveliste termiliste koormuste korral ja piiravad vedeliku voolust tuleneva vibratsiooni amplituudi.
Kokkuvõte
PTFE-soojusvaheti toru deformatsioon kõrgetel temperatuuridel tuleneb omakaalu alla{0}}libisemisest ja piiratud soojuspaisumisest tingitud paindumisest. Õige toevahe piirab paindepinget tasemeni, mis tekitab vastuvõetava roomuse kogu seadme eluea jooksul.
Toe vahekaugus väheneb töötemperatuuri tõustes, 600 mm 60 kraadi juures 200 mm 160 kraadi juures 10 mm läbimõõduga torude puhul. Piludega juhttoed võimaldavad vaba aksiaalset soojusliikumist, vältides samal ajal külgsuunalist nihkumist. Päis-to{8}}esimese-toe kauguseni nõuab laienemispinge juhtimiseks poolitatud vahet.
Tehniline analüüs PTFE toru toe vahekauguse kohta konkreetsetes töötingimustes on saadaval pärast toru läbimõõdu, seina paksuse, orientatsiooni, töötemperatuuri, vedeliku segamise intensiivsuse ja kavandatud kasutusiga.
