วิธีเลือกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE ที่เหมาะสม: คู่มือการเลือกฉบับสมบูรณ์

หากวิศวกรมีหน้าที่รับผิดชอบในการทำความร้อนหรือทำความเย็นให้กับกระแสที่มีฤทธิ์กัดกร่อน วัสดุที่เลือกมักจะเป็น PTFE การกำหนดค่าจะแตกต่างกันอย่างมากในเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ การออกแบบเปลือก อัตราแรงดัน และประเภทการเชื่อมต่อ ขั้นตอนการคัดเลือกเริ่มต้นด้วยลำดับที่เป็นระบบซึ่งเชื่อมโยงตัวแลกเปลี่ยนกับกระบวนการเฉพาะ ไม่ใช่จุดกำหนดราคาแบบสุ่ม คำแนะนำต่อไปนี้จะอธิบายจุดการตัดสินใจที่สำคัญตามลำดับที่แนะนำ โดยเริ่มจากข้อมูลกระบวนการพื้นฐานและเลื่อนลงไปที่รายละเอียดทางกลและการรวมระบบ
ขั้นตอนแรกคือการกำหนดข้อกำหนดของกระบวนการอย่างถูกต้อง กำหนดอัตราการไหลของของเหลวในกระบวนการที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและด้านสาธารณูปโภค กำหนดอุณหภูมิทางเข้าและทางออกสำหรับแต่ละสตรีม หน้าที่ความร้อนโดยรวมและพื้นที่ผิวที่ต้องการถูกกำหนดโดยคุณสมบัติทางกายภาพ เช่น ความหนืด ความหนาแน่น ความจุความร้อนจำเพาะ และการนำความร้อน แรงดันตกที่ยอมรับได้ทั้งสองด้านยังกำหนดข้อจำกัดในการออกแบบ เนื่องจากการตกที่สูงส่งผลต่อประสิทธิภาพการสูบน้ำ และอาจทำให้การกระจายการไหลไม่ดี การคำนวณหน้าที่ระบายความร้อนอย่างถูกต้อง ณ จุดนี้จะช่วยขจัดขนาดที่เล็กลงซึ่งนำไปสู่การส่งผ่านความร้อนที่ไม่เพียงพอ หรือการเพิ่มขนาดที่มากเกินไปจนทำให้ต้นทุนและต้นทุนพื้นที่สูงเกินจริง การกำหนดขนาดจะขึ้นอยู่กับเอกสารข้อมูลกระบวนการที่พัฒนาขึ้นจากการทดลองในห้องปฏิบัติการหรือบันทึกประวัติพืช
จากนั้นภาระผูกพันจะถูกวัดปริมาณและดำเนินการตรวจสอบความเข้ากันได้ของสารเคมีอย่างละเอียด โดยทั่วไปแล้ว PTFE เป็นสารเฉื่อย แต่เกรดนั้นจะต้องเข้ากันได้กับแต่ละองค์ประกอบของของเหลว รวมถึงสารปนเปื้อน ปริมาณ pH ที่สูง หรือสารเคมีออกซิไดซ์ที่อาจส่งเสริมการซึมผ่านที่อุณหภูมิสูง บริการทั่วไปหลายอย่างสามารถจัดการได้ด้วย PTFE บริสุทธิ์มาตรฐาน แต่การสกัดได้ต่ำหรือคุณภาพเชิงกลที่ได้รับการปรับปรุงนั้นต้องการความบริสุทธิ์ที่มากขึ้นหรือเกรดที่ดัดแปลง ผู้ผลิตจัดทำแผนภูมิความเข้ากันได้และข้อมูลการทดสอบการจุ่มในระยะยาวซึ่งแสดงว่าไม่มีการบวม การแตกร้าว หรือการเสื่อมสภาพในระหว่างอายุการใช้งานที่คาดการณ์ไว้ การตรวจสอบความถูกต้องของวัสดุตั้งแต่เนิ่นๆ จะช่วยลดความจำเป็นในการออกแบบใหม่ในภายหลัง หากมีการโต้ตอบที่ไม่คาดคิดเกิดขึ้น

เมื่อกำหนดพารามิเตอร์กระบวนการและวัสดุแล้ว สิ่งที่สำคัญที่สุดที่ต้องพิจารณาต่อไปคือรูปทรงของท่อ เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อและความหนาของผนังมีผลโดยตรงต่อค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน ความต้านทานการเปรอะเปื้อน และการควบคุมแรงดัน เส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กลงจะเพิ่มพื้นที่ผิวต่อหน่วยปริมาตร และเพิ่มความปั่นป่วนมากขึ้น เหมาะสำหรับทำความสะอาดของเหลวที่มีความหนืดต่ำ เส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่ขึ้นจะช่วยลดการสูญเสียแรงดัน และสามารถจัดการกับของเหลวข้นหรือของเหลวที่มีแนวโน้มที่จะเหม็นได้ ความแข็งแรงทางกลและความต้านทานความร้อนตรงข้ามกับความหนาของผนัง ผนังที่บางกว่าให้การถ่ายเทความร้อนได้ดีกว่า แต่ต้องตรวจสอบการยุบตัวภายใต้สุญญากาศหรือแรงดันภายนอก แนวโน้มที่จะเกิดการเปรอะเปื้อนเป็นแนวทางที่เป็นประโยชน์: การปรับขนาดหรือการโหลดอนุภาคแนะนำให้ใช้ท่อตรงที่เข้าถึงการทำความสะอาดได้ดี ในขณะที่บริการทำความสะอาดเหมาะสำหรับมัดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าเพื่อความกะทัดรัด
ทางเลือกของโครงสร้างเปลือกสร้างขึ้นโดยตรงจากตัวเลือกรูปทรงของท่อ การออกแบบแผ่นท่อแบบยึดตายตัวนั้นง่ายต่อการสร้างและราคาไม่แพงสำหรับบริการที่มีการขยายตัวทางความร้อนเพียงเล็กน้อย การออกแบบท่อ U- หรือหัวลอยใช้เพื่อชดเชยการขยายตัวส่วนต่างระหว่างท่อ PTFE และเปลือกด้านนอก ดังนั้นจึงหลีกเลี่ยงความเข้มข้นของความเค้นซึ่งอาจส่งผลต่อความสมบูรณ์ของไลเนอร์ ข้อควรพิจารณาในการทำความสะอาดก็เข้ามามีบทบาทเช่นกัน การออกแบบแผ่นท่อแบบยึดอยู่กับที่ทำงานได้ดีสำหรับระบบที่ทำความสะอาดด้วยสารเคมีโดยที่-การชะล้างแบบแทนที่เพียงพอ ในขณะที่มัดแบบถอดได้รองรับการทำความสะอาดเชิงกลหากเกิดการเปรอะเปื้อน การกำหนดค่าจะต้องเข้ากันได้กับแผนผังโรงงานโดยรวม เพื่อจำกัดจำนวนการเดินท่อและโครงสร้างรองรับ
ชั้นข้อกำหนดถัดไปคือพิกัดความดันและอุณหภูมิ อัตรากำไรขั้นต้นด้านความปลอดภัยที่กำหนดถูกกำหนดโดยแรงดันและอุณหภูมิในการทำงานสูงสุด (รวมถึงสถานการณ์ที่ไม่เอื้ออำนวย) เนื่องจากคุณสมบัติทางกลของ PTFE ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ จึงจำเป็นต้องใช้ปัจจัยการลดพิกัดที่สูงกว่าประมาณ 100 องศา ผู้ผลิตจะจัดหากราฟที่ให้แรงดันเทียบกับอุณหภูมิที่อนุญาตสำหรับขนาดและเกรดท่อแต่ละชนิด ในทั้งสองกรณี พิกัดจะครอบคลุมซับฟลูออโรโพลีเมอร์และการเสริมแรงด้วยโลหะเพื่อให้ชุดประกอบทนทานต่อแรงดันภายใน สุญญากาศภายนอก และความเค้นแบบวงจรรวมกัน การให้คะแนนที่เลือกจะถูกตรวจสอบกับรหัสที่เหมาะสม เช่น ASME มาตรา VIII และพบว่าอยู่เหนือขอบเขตกระบวนการโดยมีระยะขอบเพียงพอ
ข้อมูลจำเพาะจะเสร็จสมบูรณ์โดยการพิจารณาการรวมระบบที่อธิบายว่าตัวแลกเปลี่ยนเชื่อมต่อกับระบบที่ใหญ่กว่าอย่างไร ประเภทการเชื่อมต่อ-หน้าแปลน เกลียว หรือแบบสุขาภิบาล-ต้องเข้ากันได้กับมาตรฐานระบบประปาที่มีอยู่ และยังเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความสะอาดและการรั่วไหล- การเชื่อมต่อแบบหน้าแปลนเป็นเรื่องปกติสำหรับบริการที่มีฤทธิ์กัดกร่อนแรงดันสูง- อย่างไรก็ตาม ควรใช้ข้อต่อยึดแบบสุขาภิบาลในกรณีที่จำเป็นต้องระบายน้ำออกหรือถอดชิ้นส่วนบ่อยครั้ง ในเวลาเดียวกัน คุณตัดสินใจที่จะจัดการและควบคุมระบบ: เซ็นเซอร์อุณหภูมิที่หัวฉีดทางเข้าและทางออก มิเตอร์วัดการไหลบนทั้งสองลำธาร และวาล์วควบคุมอัตโนมัติที่ช่วยให้สามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำและตรวจจับการเปรอะเปื้อนหรือบายพาสได้ตั้งแต่เนิ่นๆ ช่องระบายอากาศ ท่อระบายน้ำ และอุปกรณ์บรรเทารวมอยู่ด้วยเพื่อให้มั่นใจในการทำงานที่ปลอดภัย และเพื่อความสะดวกในการบำรุงรักษาโดยไม่ต้องแยกระบบมากนัก
การไหลแบบลอจิคัลของการตัดสินใจเหล่านี้หมายความว่าการตัดสินใจแต่ละครั้งจะขึ้นอยู่กับข้อมูลก่อนหน้านี้ ข้อกำหนดของกระบวนการเป็นพื้นฐาน วัสดุ และรูปร่างที่กำหนดประสิทธิภาพการระบายความร้อนของแกน เปลือก และพิกัด สร้างความสมบูรณ์ทางกลและการบูรณาการทำให้มั่นใจได้ว่าการปรับใช้โรงงานเชื่อถือได้ คำสั่งซื้อนี้ไม่ได้รับการปฏิบัติตามเสมอไป และการทำซ้ำที่มีค่าใช้จ่ายสูงอาจเกิดขึ้นเมื่อข้อจำกัดในภายหลังทำให้สมมติฐานก่อนหน้านี้เป็นโมฆะ
วิธีการเลือกที่เป็นระบบช่วยให้มั่นใจได้ว่าตัวแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE จะบรรลุเป้าหมายประสิทธิภาพในทันทีและ-ข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือในระยะยาวในการใช้งานที่มีฤทธิ์กัดกร่อน คู่มือนี้นำเสนอกลยุทธ์ที่วางแผนไว้เพื่อป้องกันขนาดใหญ่เกินไป ขจัดปัญหาความเข้ากันได้ที่น่าประหลาดใจ และปรับต้นทุนการติดตั้งทั้งหมดให้เหมาะสม อย่างไรก็ตาม สำหรับการใช้งานที่ซับซ้อนหรือมีลักษณะเฉพาะ การออกแบบขั้นสุดท้ายต้องได้รับการยืนยันโดยเทียบกับข้อจำกัดเฉพาะของไซต์-โดยการปรึกษาวิศวกรระบายความร้อนที่เชี่ยวชาญ ซึ่งเป็นขั้นตอนสุดท้ายที่รอบคอบ