A hűtővíz változó
A hűtővíz nem egyetlen folyadék. Növényenként változik-az egyszeri-folyóvízen átmenő tisztaságtól a nagy-ciklusú hűtőtornyos vízig, amely tele van oldott szilárd anyagokkal, lebegő részecskékkel és biológiai aktivitással. A PTFE héj- és-csöves hőcserélőben a héj{{5}oldali folyadék sebességét a hűtővíz adott kémiájához kell igazítani.
A túl alacsony sebesség lehetővé teszi a lebegő szilárd anyagok leülepedését, elősegíti a biofilm tapadását, és felgyorsítja a vízkőképződést a PTFE csövek felületén. A túl nagy sebesség pazarolja a szivattyúzási energiát, növeli az erózió kockázatát, és áramlás{1}}rezgést okozhat a rugalmas PTFE csövekben.
Az optimális sebesség kompromisszum ezen versengő igények között, és az egyensúlyi pont a hűtővíz kémiájától függően változik. Az egy-méret-mindenre-megfelelő sebességre vonatkozó javaslat nem megfelelő.
A szennyeződési sebesség küszöbértéke
A különböző szennyeződési mechanizmusok eltérő sebességfüggéssel rendelkeznek. Annak megértése, hogy egy adott hűtővíz kémiájánál melyik mechanizmus dominál, az irányítja a sebesség specifikációját.
A kalcium-karbonát, kalcium-szulfát vagy szilícium-dioxid kristályosodási szennyeződése-elsősorban a hőmérséklet és a koncentráció szabályozza, nem a sebesség. A nagyobb sebesség azonban csökkenti a fal hőmérsékletét azáltal, hogy javítja a hőátadást, ami csökkenti a kristályosodási hajtóerőt a cső felületén.
A lebegő iszap, a korróziós termékek vagy a levegőben lévő törmelék részecskék szennyeződése-erősen sebesség-függő. Kritikus sebesség alatt a részecskék a gravitáció hatására leülepednek a vízszintes csőfelületekre. A PTFE-n a részecskék leülepedésének megakadályozásának kritikus sebessége körülbelül 0,3-0,5 m/s, alacsonyabb, mint a fémcsövek esetében, mivel a sima, hidrofób felület csökkenti a részecskék tapadását.
A mikroorganizmusok biológiai szennyeződése-megtapadása és növekedése-sebesség-érzékeny. A biofilm képződés 0,8-1,0 m/s feletti sebességnél gátolt, ahol a folyadék nyírófeszültsége meghaladja a mikrobiális film tapadási szilárdságát. A PTFE alacsony felületi energiája azonban már csökkenti a biofilm tapadást a fémfelületekhez képest.
1. táblázat: Javasolt héj-oldalsebesség a hűtővíz típusa szerint
| Hűtővíz típusa | Tipikus kémia | Elsődleges szennyeződési kockázat | Ajánlott sebesség (m/s) | Alap |
|---|---|---|---|---|
| Egyszer-folyóvízen keresztül | Alacsony TDS, változó lebegőanyag | Részecske, szezonális bioszennyeződés | 0.5-0.8 | Megakadályozza a letelepedést; mérsékelte a biofilmet |
| Hűtőtorony víz (alacsony ciklusú) | Mérsékelt TDS, biociddal kezelve | Vízkőképződés, némi bioszennyeződés | 0.6-1.0 | A falhőmérséklet csökkentésével szabályozza a méretezést |
| Hűtőtorony víz (nagy ciklusú) | Magas TDS, nagy keménység | Súlyos méretezési kockázat | 0.8-1.2 | Maximalizálja a hőátadást a fal hőmérsékletének minimalizálása érdekében |
| Zárt{0}}körös kezelt víz | Alacsony TDS, gátolt | Minimális szennyeződés | 0.4-0.6 | Energiahatékony-; alacsony szennyeződési kockázat |
| Tengervíz (egyszer-át) | Magas TDS, klorid, biológiai aktivitás | Biofouling, némi hámlás | 1.0-1.5 | A nagy sebesség gátolja a makro{0}}szennyeződést |
| Sós víz | Változó TDS, szulfát | Vízkőképződés, bioszennyeződés | 0.8-1.2 | Kompromisszum a vízkő- és szennyeződés-ellenőrzés között |
PTFE{0}}Speciális sebességi szempontok
A PTFE csövek rugalmasak. 1,5 m/s feletti héj-oldali sebességeknél az áramlás-indukált rezgés gerjesztheti a cső mozgását. A vibráció kialakulásának kritikus sebessége a nem alátámasztott csőhossztól függ. A közelebbi támasztávolság nagyobb sebességet tesz lehetővé rezgés nélkül.
A PTFE felületek hidrofóbok. A határréteg viselkedése eltér a hidrofil fémfelületektől. A PTFE-víz határfelületén a csúszási sebesség kissé csökkenti a fal nyírófeszültségét a csúszásmentes fémfelülethez képest. A gyakorlati hatás az adott szennyeződési ellenállás eléréséhez szükséges sebesség kismértékű csökkenése.
PTFE is not subject to erosion-corrosion in the conventional sense because there is no protective film to remove. However, at very high velocities (>2,5 m/s) abrazív részecskéket tartalmazó vízzel a PTFE felület mechanikai eróziója léphet fel. Ez ritka a hűtővíz szolgáltatásban, de releváns a nagy iszapterhelésű vízforrások esetében.
Sebességoptimalizálás -lerakódásgátló funkciókkal
A PTFE hőcserélő kialakítása olyan funkciókat tartalmazhat, amelyek növelik az eltömődés ellenállását kisebb sebességeknél. A spirális terelőlemezek örvénylő áramlást hoznak létre, amely hatékonyabban súrolja a csövek felületét, mint a szegmensterelőkből származó egyenes vonalú-áramlás. Az örvénylő áramlás fenntartja a részecskék szuszpenzióját, és gátolja a biofilm tapadását 20-30%-kal kisebb sebességnél, mint a hagyományos terelőberendezésnél szükséges.
Az alacsonyabb sebességű képesség csökkenti a szivattyúzási energia költségeit, miközben megtartja a nagyobb sebességű{0}}konstrukciók szennyeződési ellenállását. Az energiamegtakarítás a berendezés élettartama során jelentős lehet.
Összegzés
A hűtővíz kémiája határozza meg az optimális héj-oldali sebességet a PTFE héj-és-csövek hőcserélőiben. Az ajánlott tartomány 0,4 m/s tiszta, zárt{5}}hurkú víz esetén és 1,5 m/s tengervíz esetén. A sebességválasztás egyensúlyban tartja a részecskék leülepedésének megelőzését, a biofilm gátlást és a vízkőszabályozást a szivattyúzási energia- és rezgéshatárokkal szemben.
A PTFE alacsony felületi energiája és sima felülete olyan eredendő szennyeződési ellenállást biztosít, amely 10-20%-kal alacsonyabb sebességet tesz lehetővé, mint a fémcserélőkhöz szükséges ugyanazon szolgáltatás. A spirális terelőlemezek tovább csökkentik a sebességigényt, miközben fenntartják a szennyeződés ellenőrzését.
A PTFE héj{0}}és-csöves hőcserélő sebességi specifikációira vonatkozó műszaki ajánlások rendelkezésre állnak a hűtővíz-elemzés, az üzemi hőmérséklet-tartomány, a meglévő hőcserélők szennyeződési előzményei és a rendelkezésre álló szivattyúzási kapacitás benyújtása után.
