อะไรคือความเสี่ยงในการเปรอะเปื้อนที่ความเร็วการไหลต่ำในตัวแลกเปลี่ยน PTFE และจะจัดการได้อย่างไร

หากอัตราการไหลลดลงเป็นการคลาน แรงดันตกคร่อมจะต่ำ แต่ยังช่วยให้วัสดุแขวนลอยเกาะตัวและฟิล์มชีวะเติบโตบนพื้นผิวท่อ PTFE ตัวแลกเปลี่ยน PTFE ที่เพียงพอต่อระบบไฮดรอลิกอาจกลายเป็นระบบ-ที่เปรอะเปื้อนได้ หากความเร็วลดลงต่ำเกินไปสำหรับ-สภาพการไหลในการทำความสะอาดตัวเอง

กลไกการเปรอะเปื้อนในสภาวะการไหลต่ำ
กลไกการเปรอะเปื้อนมีความแตกต่างกันอย่างมากในตัวแลกเปลี่ยน PTFE ที่เปรอะเปื้อนที่มีความเร็วการไหลต่ำมากกว่าภายใต้สภาวะการทำงานปกติ เมื่อความเร็วที่ด้านท่อลดลงต่ำกว่าประมาณ 0.5 เมตร/วินาที พลังงานของการไหลจะไม่เพียงพอที่จะกักเก็บอนุภาคแขวนลอยไว้อีกต่อไป

เมื่อถึงจุดนี้ อนุภาคของแข็งจะเริ่มตกลงตามแรงโน้มถ่วง ความเร็วตกตะกอนถูกกำหนดโดยขนาดอนุภาค ความหนาแน่น และความหนืดของของเหลว อนุภาคที่หนักกว่าหรือใหญ่กว่าจะจับตัวเป็นอันดับแรกในโซนพลังงานต่ำ เช่น ก้นท่อหรือโซนที่อยู่นิ่ง

การเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ยังสามารถเกิดขึ้นได้หากมีสารอาหารอยู่ในของเหลวในกระบวนการ ในที่สุดแบคทีเรียจะเกาะติดกับพื้นผิวและสร้างแผ่นชีวะ แผ่นชีวะเหล่านี้สร้างชั้นฉนวนที่ลดประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนและส่งผลต่อความต้านทานไฮดรอลิก

PTFE มีพลังงานพื้นผิวต่ำและมีการยึดเกาะน้อยกว่าพื้นผิวโลหะโดยธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม PTFE ไม่ได้ป้องกันการเปรอะเปื้อนในกรณีที่แรงอุทกพลศาสตร์ไม่เพียงพอที่จะป้องกันการสะสม

ผลกระทบสุทธิคือการสูญเสียประสิทธิภาพความร้อนทีละน้อย และความดันลดลงเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ เนื่องจากการปิดกั้นพื้นผิวภายใน

-พฤติกรรมการทำความสะอาดตัวเองและอัตราการไหล-
ความเร็วการไหลเป็นคุณลักษณะหลักที่ควบคุมอันตรายจากการเปรอะเปื้อนในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน แรงเฉือนที่ผนังเหนือค่าวิกฤตจะยับยั้งการสะสมของอนุภาคและขจัดชั้นที่เปรอะเปื้อนในระยะเริ่มแรกอย่างต่อเนื่อง

ผลการทำความสะอาดตัวเองนี้จะหายไปที่ต่ำกว่าประมาณ 0.5 ม./วินาที เกณฑ์นี้มักถือเป็นขีดจำกัดล่างในทางปฏิบัติสำหรับการดำเนินการที่ยอมรับได้ในการส่งน้ำสะอาด ในของเหลวที่มีของเหลวข้นหรืออนุภาค ความเร็วต่ำสุดที่สูงกว่า โดยทั่วไปจะเกิน 1.0 เมตร/วินาที เพื่อรักษาระบบกันสะเทือนและหลีกเลี่ยงการตกตะกอน

การฟาวล์นั้นขึ้นอยู่กับเวลา-และย้อนกลับได้เหนือขีดจำกัดเหล่านี้ และเวลา-ขึ้นอยู่กับและยากที่จะย้อนกลับต่ำกว่าเกณฑ์เหล่านี้

ผลของการเปรอะเปื้อนด้วยความเร็วต่ำ
ผลของการเปรอะเปื้อนในสภาวะการไหลต่ำ ได้แก่:

ฉนวนเงินฝากลดค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน

ช่องการไหลที่เล็กลงหมายถึงแรงดันตกคร่อมที่สูงขึ้น

การกระจายการไหลไม่เท่ากันในชุดท่อ

การกัดกร่อนแบบเร่งหรือการเสื่อมสภาพที่เกิดจากจุลินทรีย์ในระบบที่มีช่องโหว่

ผลกระทบเหล่านี้จะสะสม ส่งผลให้ประสิทธิภาพของตัวแลกเปลี่ยนลดลง และเพิ่มความถี่ในการบำรุงรักษา

ทางเลือกในการออกแบบและบรรเทาผลกระทบในการปฏิบัติงาน
การจัดการความเสี่ยงที่มีความเร็วการไหลต่ำของเครื่องแลกเปลี่ยน PTFE ที่เปรอะเปื้อนนั้นเกี่ยวข้องกับการผสมผสานระหว่างการออกแบบไฮดรอลิก การควบคุมสารเคมี และการออกแบบการบำรุงรักษา

รักษาความเร็วขั้นต่ำไว้
วัตถุประสงค์การออกแบบที่สำคัญประการหนึ่งคือการรักษาความเร็วที่เพียงพอในด้านท่อเพื่อให้ดำเนินการ-ทำความสะอาดตัวเองได้ หลักการทั่วไปที่ดีคือ:

Minimum tube side velocity >=0.5 เมตร/วินาที (ของเหลวสะอาด)

ความเร็วการออกแบบที่ต้องการมากกว่าหรือเท่ากับ 1.0 ม./วินาที เพื่อการทำความสะอาดตัวเอง-ที่เชื่อถือได้

ควรหลีกเลี่ยงการทำงานระยะยาวที่ต่ำกว่าระดับเหล่านี้ในการออกแบบระบบ

การเพิ่มประสิทธิภาพของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ
ความเร็วของอัตราการไหลที่กำหนดจะได้รับผลกระทบโดยตรงจากเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ สำหรับการไหลตามปริมาตรที่กำหนด เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อที่เล็กลงจะทำให้มีความเร็วสูงขึ้น แรงเฉือนที่ผนังเพิ่มขึ้น และลดโอกาสการเกิดคราบสกปรก

วิธีการออกแบบนี้มักจะประสบความสำเร็จมากกว่าการขยายขนาดท่อ เนื่องจากจะลดความเร็วและเพิ่มความเสี่ยงของการทับถม

การหมุนเวียนและการควบคุมการไหล
หากข้อจำกัดของกระบวนการจำเป็นต้องมีการไหลสุทธิต่ำ คุณสามารถเพิ่มลูปการหมุนเวียนได้ ด้วยการเพิ่มอัตราการไหลเวียนภายในในขณะที่รักษาปริมาณงานสุทธิต่ำ จึงสามารถรักษาความเร็วที่เพียงพอไว้ภายในท่อแลกเปลี่ยนได้

ซึ่งมักใช้ในกระบวนการทางเคมีและชีวเคมีที่มีความละเอียดอ่อน ซึ่งไม่สามารถหลีกเลี่ยงการไหลโดยรวมที่ต่ำได้

การจัดการการเปรอะเปื้อนของสารเคมี
ความเปรอะเปื้อนทางชีวภาพและตะกรันมักถูกควบคุมโดยเทคนิคการบำบัดด้วยสารเคมี เหล่านี้คือ:

ไบโอไซด์สำหรับการควบคุมการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์

สารต้าน-สารปรับขนาดเพื่อป้องกันการสะสมของแร่ธาตุ

เทคนิคการทำความสะอาดในสถานที่ (CIP) เป็นระยะ

การควบคุมสารเคมีถือเป็นประเด็นสำคัญในการใช้งานทางอุตสาหกรรมหลายประเภท แม้ว่า PTFE จะมีคุณสมบัติการยึดเกาะต่ำก็ตาม

การออกแบบความสามารถในการทำความสะอาด
ตัวแลกเปลี่ยนควรสร้างขึ้นเพื่อให้ทำความสะอาดทางกลหรือทางเคมีได้ง่าย นี่มีไว้สำหรับ:

การออกแบบท่อตรงทุกที่ที่เป็นไปได้

การตรวจสอบและการล้างส่วนหัวที่สามารถเข้าถึงได้

ความเข้ากันได้กับระบบ CIP

การบำรุงรักษาที่ออกแบบมาเพื่อลดเวลาหยุดทำงานและลดการสะสมของคราบสกปรกในระยะยาว

กฎแนวทางการออกแบบ-จาก-Thumb
แนวทางปฏิบัติทางวิศวกรรมเพื่อลดความเสี่ยงจากการเปรอะเปื้อนคือ:

เพื่อให้การทำความสะอาดตัวเองมีประสิทธิภาพสูงสุด- ต้องใช้ความเร็วด้านข้างท่อขั้นต่ำประมาณ. 1.0 ม./วินาที

เกณฑ์นี้ให้ระยะขอบด้านความปลอดภัยที่ลดความไวต่อการโหลดของอนุภาค การก่อตัวของฟิล์มชีวะ และการกระจายการไหลที่ไม่ถูกต้อง

บทสรุป
สภาวะการไหลต่ำเป็นปัญหาสำคัญของการเปรอะเปื้อนสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE เนื่องจากการตกตะกอนของอนุภาคและการพัฒนาฟิล์มชีวะเมื่อความเร็วต่ำกว่าระดับวิกฤติ พื้นผิว PTFE ลดแนวโน้มการยึดเกาะ แต่ไม่สามารถชดเชยแรงเฉือนแบบอุทกไดนามิกที่ไม่เพียงพอได้

การบรรเทาผลกระทบจะมีประสิทธิผลหากคำนึงถึงการออกแบบเชิงรุก เช่น การจัดการความเร็ว การปรับขนาดท่อให้เหมาะสม การบำบัดทางเคมี และการวางแผนการบำรุงรักษา การควบคุมความเสี่ยงที่จะเกิดการเปรอะเปื้อนได้ดีที่สุดคือการออกแบบทางวิศวกรรม ไม่ใช่-คุณสมบัติกันติดของวัสดุ

สุดท้ายแล้ว ระบบแลกเปลี่ยนความร้อนที่ดีที่สุดคือระบบที่สร้างขึ้นเพื่อหลีกเลี่ยงการเปรอะเปื้อนตั้งแต่แรกภายใต้สภาวะการทำงานที่คาดการณ์ไว้ แทนที่จะขึ้นอยู่กับมาตรการแก้ไขภายหลัง-การเปรอะเปื้อน