A sodródó gőzmérő
A plating üzlet vezetője észreveszi, hogy a földgázszámla minden negyedévben felfelé kúszik. A termelési mennyiség állandó. A fürdő hőmérséklete változatlan. A gőzkazán teljesítménye nő. A további gőz nem melegít több folyamatfolyadékot. Kompenzálja a lerakódott, korrodáló hőcserélő felületeken keresztüli leromlott hőátadást.
A tiszta fém hőcserélő hatékonyan továbbítja a hőt. Egy hónap kemény vízben vagy vízköves fürdőben való használat után hatékonysága csökkenni kezd. Hat hónap után a gőzfogyasztás 20-30%-kal nőtt ugyanazon fűtési teljesítmény mellett. Tizenkét hónap elteltével a tekercs cseréjét vagy agresszív vízkőmentesítést igényelhet, a ciklus megismétlődése mellett.
Egy PTFE hőcserélő ugyanabban a szolgáltatásban valamivel alacsonyabb kezdeti hatásfokkal indul az alacsonyabb hővezetőképesség miatt. De a hatékonysága stabil marad. Tizenkét hónap elteltével a PTFE tekercs kevesebb gőzt fogyaszt, mint a pikkelyes fém tekercs, annak ellenére, hogy a fém kezdeti hőelőnye. Az energiahatékonysági szakadék megfordult.
A szennyeződési ellenállás a hőátadó felületen lévő vízkő lerakódások által hozzáadott hőellenállás. Idővel nő, ahogy a vízkő felhalmozódik. A szennyeződési ellenállás növekedési sebessége a felület anyagától, a folyadék kémiájától, a hőmérséklettől és a sebességtől függ.
A rozsdamentes acélon a szennyeződési ellenállás gyorsan növekszik. A nagy-energiájú fémoxid felület vonzza és megköti a vízkő-csapadékot. A korrózióból eredő felületi érdesség mechanikusan összekapcsolódó helyeket hoz létre. 3 hónapon belül a szennyeződési ellenállás 0,0005-0,0010 m²·K/W hőállósággal növeli. 12 hónapon belül 0,0015-0,0030 m²·K/W-t növel.
A PTFE-n a szennyeződési ellenállás lassan növekszik. Az alacsony-energiájú fluorpolimer felület ellenáll a vízkő adhéziónak. A sima felület kevés mechanikai reteszelési helyet biztosít. 12 hónapon belül a szennyeződési ellenállás csak 0,0002-0,0005 m²·K/Wa töredékével növeli a fémszennyeződési büntetés részét.
A tiszta rozsdamentes acél tekercs teljes hőátbocsátási tényezője körülbelül 800 W/m²·K. 12 hónapos méretezés után 250-350 W/m²·Ka 55-70%-os csökkenés.
Egy tiszta PTFE tekercs teljes hőátbocsátási tényezője körülbelül 280 W/m²·K. 12 hónap után 240-260 W/m²·K-ra csökken, ami 8-15%-os csökkenést jelent.
1. táblázat: Energiahatékonysági összehasonlítás 12 hónapon keresztül (50 kW terhelés, mérsékelt méretezési feltételek)
| Időszak | Fémtekercs U{0}}értéke (W/m²·K) | PTFE tekercs U{0}}értéke (W/m²·K) | Fémgőz fogyasztás (kg/h) | PTFE gőzfogyasztás (kg/h) | Hatékonysági rés |
|---|---|---|---|---|---|
| 1. hónap (tiszta) | 800 | 280 | 78 | 82 | +5% (fémelőny) |
| 3. hónap | 550 | 270 | 82 | 83 | +1% (közel paritás) |
| 6. hónap | 380 | 255 | 86 | 83 | -3% (PTFE előny) |
| 9. hónap | 320 | 248 | 89 | 84 | -6% (PTFE előny) |
| 12. hónap | 290 | 240 | 91 | 85 | -7% (PTFE előny) |
| 12. hónap (a fém vízkőmentesítés után) | 800 | 240 | 78 | 85 | +9% (ideiglenes fémelőny) |
Gőzfogyasztás 3 barg telített gőzre számítva. Állandó hőterhelést és LMTD-t feltételez. A fémtekercses vízkőmentesítés visszaállítja a hatékonyságot, de a ciklus megismétlődik.
Éves üzemanyagköltség-hatás
A kumulált gőzfogyasztási különbség közvetlenül az üzemanyagköltségben jelentkezik. Egy kazán, amely 80%-os hatásfokkal gőzt termel földgázból, 5 dollár/millió BTU áron, körülbelül 0,03 dollárt fogyaszt kg gőzönként.
A fémtekercs esetében az átlagos gőzfogyasztás 12 hónap alatt (beleértve a 6. hónapban bekövetkezett vízkőmentesítést is) körülbelül 84 kg/óra. A PTFE tekercs átlagos fogyasztása körülbelül 83 kg/óra. Az éves különbség kicsi, ha a fémtekercset rendszeresen vízkőtelenítik.
A különbség akkor válik jelentőssé, ha a vízkőmentesítés késik vagy nem teljes. A csökkentett karbantartási erőforrásokkal működő létesítmény a teljes 12 hónapig vízkőtelenítés nélkül üzemeltetheti a fémtekercset. Ebben a reális forgatókönyvben a fémtekercs átlagosan 85 kg/h-t, míg a PTFE 83 kg/h-t fogyaszt. 6000 üzemóra felett a 2 kg/óra különbség 12 000 kg további gőzt jelent, -körülbelül 360 USD üzemanyagköltség tekercsenként évente.
Ez az egyetlen{0}}tekercskülönbség megsokszorozódik több tartály között. Egy 20 fűtött tartállyal rendelkező létesítményben körülbelül 7200 dolláros éves többletköltség merül fel a vízkőmentes fémtekercsek miatt a stabil PTFE tekercsekhez képest, nem számítva a vegyszerek vízkőmentesítésének, a munkaerőköltségnek és az állásidőnek a költségeit.
Összegzés
A tiszta PTFE hőcserélő és a lerakódott fémfelület közötti valódi energiahatékonysági rés 12 hónapos működési ciklus alatt fokozatosan növekszik. A fémtekercsek nagyobb hatásfokkal indulnak, de hőátbocsátási tényezőjük 55-70%-át elvesztik szennyeződés miatt. A PTFE tekercsek alacsonyabban indulnak, de csak 8-15%-ot veszítenek, így körülbelül 4-6 hónapos folyamatos működés után kiemelkedő hatékonyság érhető el.
A kumulatív üzemanyagköltség-hatás, bár tekercsenként szerény, jelentőssé válik több tartály esetén. A nagyobb pénzügyi hatás a fémtekercs hatékonyságának helyreállításához szükséges vízkőmentesítési költség,{1}}ezt a költséget a PTFE teljesen kiküszöböli.
A vízminőségi adatok, az aktuális vízkőmentesítési gyakoriság, a gőzköltségek és a hőcserélő teljesítményének mérése után az energiahatékonyság összehasonlítására szolgáló műszaki elemzés specifikus vízkőezési körülmények között érhető el.
