A bypass-szivárgás nem a külső környezetbe történő szivárgás, hanem egy belső gyorsító-héj-oldali folyadék, amely a csőköteg körül áramlik, nem pedig azon keresztül. Ez a belső bypass pazarolja a hőátadó felületet és csökkenti a hőcserélő hatékonyságát, de kívülről láthatatlan marad. Útjainak és okainak megértésebypass szivárgás PTFE hőcserélőa teljesítménycsökkenés diagnosztizálásához és a hatékony javítások tervezéséhez elengedhetetlen. Ez az útmutató leírja a gyakori szivárgási útvonalakat, azok okait, valamint a hőteljesítmény helyreállítását célzó korrekciós intézkedéseket.
Mi az a bypass szivárgás és miért számít?
A héj-és-csöves hőcserélőben a héj-oldali folyadék a csőkötegen keresztül áramlik, terelőlemezek vezetve. A bypass szivárgás akkor következik be, amikor a folyadék egy része rövidebb, alacsonyabb ellenállású utat választva elkerüli a csövekkel való érintkezést. A folyadék kis hőmérséklet-változással vagy egyáltalán nem lép ki a hőcserélőből, csökkentve a teljes hőátadási sebességet.
A PTFE hőcserélők esetében, amelyek hővezető képessége már alacsonyabb, mint a fém egységek esetében, a bypass szivárgás különösen káros. A 20%-os bypass áramlás 25-35%-kal csökkentheti az effektív hőátbocsátási tényezőt, mivel a megkerült közeg nem vesz részt a hőcserében. A probléma belső, és külső szemrevételezéssel vagy nyomáspróbával nem észlelhető, -csak a hőteljesítmény figyelésével vagy belső vizsgálattal.
Elsődleges bypass szivárgási útvonalak PTFE hőcserélőkben
Három különböző útvonal lehetővé teszi, hogy a héj{0}}oldali folyadék megkerülje a csőköteget.
1. Köteg-a héj{2}}hézag (gyűrűs bypass)
Mindig van egy rés a legkülső csövek és a héj belső fala között. Ez a gyűrű alakú tér szükséges a csőköteg beillesztéséhez és eltávolításához. Egy jól-megtervezett hőcserélőben tömítőcsíkok (más néven bypass tömítések) vagy próbacsövek vannak beépítve ebbe a résbe, hogy megakadályozzák az áramlást. A tömítőcsíkok általában lapos fémrudak vagy PTFE{4}}töltött csíkok, amelyek a terelőlemezekhez vannak rögzítve, és kifelé nyúlnak, hogy érintkezzenek a héj falával.
Ha a tömítőcsíkok hiányoznak, elkoptak vagy eltörtek, a héj{0}}oldali folyadék szabadon átfolyik a gyűrű alakú résen anélkül, hogy átlépné a csőköteget. Ez a legjelentősebb elkerülő út.
2. Terelő-a-héj közötti távolság
A terelőlemezek nem illeszkednek tökéletesen a héj belsejébe. Kis hézag (általában 1–3 mm) van az összeszerelés és a hőtágulás érdekében. Folyadék szivároghat az egyes terelőlemezek szélei körül, különösen a tetején és az alján, ahol a terelőlemez vágása található. Az új hőcserélőkben ez a szivárgás csekély (a teljes áramlás 2–5%-a). Ha azonban a terelőlemezek megsérülnek-elhajlanak, korrodálódnak vagy erodálódnak-, a hézag megnő, és a bypass áramlás jelentősen megnő.
A PTFE hőcserélő terelőlemezei megsérülhetnek vízkalapács (gőzkalapács), a héj{0}}oldalsó folyadékban lévő idegen tárgyak vagy a fém terelőlemez-alkatrészek korróziója miatt (maguk a PTFE csövek nem korrodálnak, de a fém terelőlapok és tartólemezek igen).
3. Cső-a-terelőlemez-hézag
Minden PTFE cső áthalad az egyes terelőlemezeken lévő lyukon. 0,2–0,5 mm-es hézag szükséges ahhoz, hogy a flexibilis PTFE cső el tudjon mozogni, és megakadályozza a megtapadást a hőtágulás során. A folyadék átszivároghat ezeken a kis gyűrű alakú réseken. A legtöbb kivitelben a cső-terelőre -elégtelensége viszonylag kis mértékben járul hozzá (általában<5% of total bypass) because the pressure drop across each baffle drives flow through the many tube holes, but the cumulative effect can be noticeable in exchangers with many baffles and low-viscosity fluids.
A bypass szivárgásának okai a PTFE hőcserélőkben
A belső ellenőrzés gyakran a következő feltételek közül egyet vagy többet tár fel:
Hiányzó vagy elkopott tömítőcsíkok
A tömítőcsíkokat csavarokkal, kapcsokkal vagy hegesztéssel rögzítik a terelőlemezekhez. Idővel a csavarok meglazulhatnak, a kapcsok eltörhetnek, vagy maguk a csíkok korrodálódhatnak vagy erodálódhatnak. Egyes helyszínen{2}}javított kötegeknél előfordulhat, hogy a tömítőcsíkokat nem helyezték vissza az újracsövezést követően. Gyakori megállapítás, hogy a tömítőcsíkok csak néhány terelőlemezen vannak, vagy teljesen hiányoznak.
Sérült terelőlapok
A terelőlemezeket a következők károsíthatják:
Gőzkalapács– Az ismétlődő lökéshullámok meghajlíthatják vagy megrepedhetik a fém terelőlemezeket, különösen a csőfuratok közelében.
Korrózió– Az acél terelőlemezek korrozív üzemben (még PTFE csövek esetén is) elvékonyodhatnak és elveszíthetik alakjukat.
Mechanikai hatás– A köteg behelyezése vagy eltávolítása során a terelőlapok meghajolhatnak, ha nem megfelelően vannak beállítva.
A hajlított terelőlemez már nem illeszkedik szorosan a héjhoz, így nagy hézag keletkezik. A megrepedt terelőlemezből hiányozhatnak olyan részek, amelyek lehetővé teszik az áramlást.
Túlméretezett kagylótávolság az eredeti tervezéstől
Néhány alacsony költségű PTFE hőcserélőt túlzott mértékű köteg---hézaggal építenek a gyártás egyszerűsítése érdekében. 10 mm-es vagy nagyobb hézag létezhet, és a tömítőcsíkok vagy hiányoznak, vagy alulméretezettek. Ilyen esetekben a bypass szivárgás a tervezés velejárója, és jelentősebb módosítás nélkül nem javítható ki teljesen.
A bypass szivárgás diagnosztizálása a hőcserélő kinyitása nélkül
A bypass szivárgás gyanúja, ha:
A mért hőátadási sebesség (bemeneti/kimeneti hőmérsékletből és áramlási sebességekből számolva) a tiszta csövek és a külső szivárgás hiánya ellenére lényegesen alacsonyabb a tervezési értéknél.
A héj-oldali nyomásesése alacsonyabb, mint az azonos áramlási sebesség korábbi értékei. A csökkentett nyomásesés azt jelzi, hogy a folyadék alacsonyabb -ellenállási utat választ (bypass).
A héj-oldali folyadék (ΔT) hőmérséklet-változása kisebb a vártnál, miközben a cső-oldali kimeneti hőmérséklete is eltér a céltól.
Először is fontos kizárni a gyenge teljesítmény egyéb okait: elszennyeződést, beszorult nem{0}}kondenzálódó anyagokat vagy csökkent áramlási sebességet. Ha ezeket kiküszöböljük, a bypass szivárgása a valószínű felelős.
Javító intézkedések a bypass szivárgása esetén
A megfelelő javítás a csőköteg súlyosságától és hozzáférhetőségétől függ.
1. Tömítőcsíkok cseréje (leggyakoribb javítás)
A kivehető csőköteggel rendelkező hőcserélőknél a tömítőcsíkok felszerelhetők vagy cserélhetők egy ütemezett leállás során. Az eljárás:
A héj fedelét eltávolítják, és a csőköteget visszahúzzák.
A terelőlapokat megvizsgálják. A meglévő tömítőszalag hornyokat megtisztítják a törmeléktől és a korróziótól.
Az új tömítőcsíkokat (jellemzően PTFE{0}}impregnált szövet, fémrugós szalagok vagy tömör PTFE rudak) a rendszer a megfelelő hosszra vágja, és beilleszti az egyes terelőlemezek hornyaiba. A csíkoknak kifelé kell nyúlniuk, hogy enyhén ütköző illesztéssel (0,2–0,5 mm-es összenyomással) érintkezzenek a héj belső falával.
A szalagok rögzítése csavarokkal vagy a terelőlap éleinek kivágásával történik (fémléceknél). Egyes kivitelekben a csíkokat a héj nyomása tartja a terelőlemezhez.
A köteg újra fel van szerelve, és a hőcserélőt tesztelték.
Ez a javítás általában 90-100%-ban visszaállítja az elveszett teljesítményt, ha maguk a terelőlemezek sértetlenek.
2. Terelőlemez javítása vagy cseréje
Ha a terelőlemezek meghajlottak, megrepedtek vagy korrodáltak, a tömítőcsíkok önmagukban nem rögzítik a bypass-t. A sérült terelőlemezeket meg kell javítani vagy ki kell cserélni. A PTFE hőcserélők esetében a terelőlemezek általában fémek (rozsdamentes acél vagy szénacél), és lehetnek:
Kiegyenesedett– A kisebb hajlítások hidraulikus présben simára nyomhatók.
Hegesztett– A repedéseket hegesztjük és simára csiszoljuk. Ügyeljen arra, hogy a terelőlemez ne torzuljon el.
Lecserélve– Súlyosan sérült terelőlemezeket vágnak ki a kötegből, és új terelőlemezeket csavarnak a PTFE csövekre. Ez munkaigényes-művelet, amelyet gyakran teljes újratömítés során hajtanak végre.
A terelőlemez javítása után új tömítőcsíkokat kell felszerelni.
3. Shell-Oldalsó áramlás beállítása (ideiglenes enyhítés)
Olyan helyzetekben, amikor az azonnali szétszerelés nem lehetséges, a működési beállítások részben kompenzálhatják a bypass szivárgását. A héj-oldali áramlási sebesség növelése növeli a sebességet mind a csőkötegen, mind a bypass réseken keresztül. Mivel a nyomásesés a sebesség négyzetével növekszik, a nagyobb áramlási sebesség javíthatja a csöveket ténylegesen áthaladó folyadék arányát. Ez azonban nem szünteti meg a kiváltó okot, és növeli a szivattyúzási energiát. Ez csak átmeneti intézkedésnek minősül.
4. Újratervezés súlyos kiürítési problémákra
Az eredendően túlméretezett héjhézagú hőcserélőkben (rossz eredeti kialakítás) megkísérelhető vastagabb tömítőcsíkokkal történő utólagos felszerelés vagy próbacsövek beépítése a gyűrű alakú térbe. A próbacsövek rövid PTFE-csövek, amelyeket a legkülső csőfuratokba helyeznek, de a csőlemez végeinél tömítettek, hogy ne áramoljon át rajtuk. Helyet foglalnak és blokkolják az elkerülőt. Ez a megközelítés további lyukak fúrását igényli a terelőlemezekben és a csőlemezekben, és általában erre szakosodott javítóműhely végzi.
Kereszt-metszeti diagram leírása (szöveg megjelenítése)
A következő leírás egy tipikus PTFE héj-és-csöves hőcserélő megkerülési útvonalait szemlélteti keresztmetszetben-:
A külső kör a héj belső falát jelenti.
Belül kis körök kör alakú tömbje képviseli a PTFE csöveket.
A cső legkülső körei és a héj belső fala közötti rés a köteg---hézag (gyűrű alakú elkerülő út). Egy jól-megtervezett hőcserélőben tömítőcsíkok (amelyek kis téglalapok a terelőlemezhez vannak rögzítve) nyúlnak be ebbe a résbe, szinte érintve a héj falát.
A terelőlemez a héj belsejét keresztező vízszintes vonalként látható, felül és alul kivágásokkal (a terelőlap ablak). A terelőlemez élei körül -a terelőlemezen keresztül-a-a héj hézagába- áramló folyadék nyilakként jelenik meg a terelőlap hegye és a héj fala között.
Az egyes csövek és a terelőlap között lévő kis nyilak a cső -terelőlemez közötti szivárgását jelzik.
A tömítőcsíkok blokkolják a gyűrű alakú bypass-t. Ha hiányzik, nagy nyilak jelzik az akadálytalan áramlást a gyűrű alakú résen keresztül.
A bypass szivárgásának megelőzése
A bypass szivárgását legjobban a tervezés és az első összeszerelés során lehet megelőzni:
Adja meg a TEMA R vagy B osztályú konstrukciót– Ezek a szabványok maximális hézagokat határoznak meg, és tömítőcsíkokat írnak elő egy bizonyos méret feletti héjátmérőhöz.
Használjon kettős tömítőcsíkokat– Terelőlemezenként két sor tömítőszalag redundanciát biztosít.
Vizsgálja meg a tömítőcsíkokat az újracsövekelés során– A hiányzó vagy sérült szalagokat az összeszerelés előtt pótolni kell.
Kerülje a vízkalapácsot– A kapcsolódó útmutatókban leírtak szerint a gőzkalapács károsítja a terelőlemezeket és meglazítja a tömítőszalag rögzítéseit.
Az időszakos belső ellenőrzésnek (3-5 évente) ki kell terjednie a tömítőszalagok tömítettségének és a terelőlemezek állapotának ellenőrzésére. Ha korábban felmerül a bypass szivárgás gyanúja, egy ismert áramlási sebességgel végzett nyomásesés-teszt összehasonlítható az alapadatokkal.
Következtetés
A bypass szivárgás olyan tervezési és karbantartási probléma, amely csendesen rontja a PTFE hőcserélő teljesítményét. Az elsődleges útvonalak a köteg-a-héjhézag (gyűrűs bypass) és a terelőlemez-a-héjhézag. A leggyakoribb okok a hiányzó vagy elkopott tömítőcsíkok és a sérült terelőlemezek. A belső ellenőrzés gyakran feltárja ezeket a problémákat. A korrekciós intézkedések közé tartozik a tömítőcsíkok cseréje, a sérült terelőlemezek javítása vagy cseréje, valamint ideiglenes intézkedésként a héj{8}}oldali áramlásának növelése. Súlyos hézagproblémák esetén próbacsövekre vagy újratervezésre lehet szükség. Abypass szivárgás PTFE hőcserélőprobléma 10-30%-kal csökkentheti a hőátadást, de a legtöbb esetben teljes mértékben kijavítható a tervezett leállás során. A megfelelő gyártás megfelelő tömítőcsíkokkal és az időszakos belső ellenőrzés megőrzi a hőhatékonyságot és meghosszabbítja az élettartamot.
