Daugiatakio PTFE šilumokaičio kanalo galvutėje esanti plona, plokščia pertvara-praėjimo pertvaros plokštė-priverčia vamzdžio-pusę skystį tekėti per pluoštą keliais atskirais keliais. Ši paprasta plokštė yra tiesiai korozinio proceso sraute ir yra veikiama slėgio skirtumo tarp dviejų praėjimų. Šios plokštės gedimas, įtrūkimas ar korozijos{6}}praėjimo skylė leistų skysčiui trumpam-sujungti praėjimus, aplenkiant didelę šilumos perdavimo paviršiaus dalį ir tyliai sunaikinant šilumokaičio veikimą. Pasirinkus teisingąpradėkite pertvaros plokštės medžiagą PTFE šilumokaičio antgalįtodėl konfigūracija nėra smulkmena, o esminis dizaino sprendimas, tiesiogiai lemiantis ilgalaikį{0}}šilumą ir patikimumą.
Perėjimo pertvaros plokštės funkcija kelių srautų keitiklyje
Vieno praėjimo Naudojant daugialypį-praėjimą (paprastai du ar keturi praėjimai), kanalo antraštė yra padalinta į atskirus skyrius viena ar daugiau pertvarų. Skystis patenka į pirmąjį skyrių, teka per vamzdžių pogrupį į tolimąjį galą, grįžta per antrąjį vamzdelių pogrupį į antrąjį skyrių ir tada išeina. Šis išdėstymas padidina vamzdžio{6}}šoninį greitį ir pagerina šilumos perdavimą. Tačiau pertvaros plokštė patiria slėgio skirtumą, lygų visam vamzdžio{8}}šoniniam slėgio kritimui visame pluošte-, paprastai nuo kelių dešimtųjų barų iki kelių barų. Bet koks nuotėkis pro plokštę (per plyšį, surūdijusią skylę arba prastą tarpiklio sandariklį) sukuria vidinį aplinkkelį. Tada skystis išeina neprasiskverbdamas per visą vamzdžio ilgį, o šilumokaičio šiluminė galia gali sumažėti 30% ar daugiau be jokių išorinių problemų.
Pasirinkimo logika: cheminis suderinamumas ir stiprumas
Praėjimo pertvaros plokštės medžiaga turi atitikti du pagrindinius reikalavimus:
Cheminis suderinamumassu vamzdelio{0}pusio proceso skysčiu. Plokštė panardinta į tokią pat agresyvią aplinką kaip ir PTFE vamzdžiai. Jei skystis atakuoja plokštės medžiagą, korozija galiausiai perforuos plokštę arba pablogins jos sandarinimo paviršius.
Pakankamas mechaninis stiprumasatsispirti slėgio skirtumui nesulenkiant, nesutrūkinėjant ar neišspaudžiant tarpiklio medžiagos. Plokštė turi likti plokščia ir standi veikiant eksploatacinei apkrovai.
Todėl pasirinkimas vadovaujasi aiškia, nuo paslaugos priklausančia logika, kaip nurodyta toliau.
1 parinktis: metalinė plokštė – tos pačios klasės kaip ir antraštė (nekoroziniams skysčiams)
Kai vamzdžio{0}šoninis skystis yra švarus, nerūdijantis ir neelektrolitinis-, pvz., dejonizuotas vanduo, aušinimo bokšto vanduo, šviesios alyvos arba glikolio tirpalai-, metalinė pralaidos pertvaros plokštė yra paprasčiausias, tvirtiausias ir ekonomiškiausias sprendimas. Plokštė turi būti pagaminta iš tos pačios medžiagos, kaip ir pati kanalo antraštė, paprastai anglinio plieno (bendrai priežiūrai) arba nerūdijančio plieno 316L (šiek tiek agresyviam arba labai grynam vandeniui). Naudojant identiškas medžiagas išvengiama galvaninės korozijos problemų ir supaprastinamas plokštės suvirinimas arba priveržimas varžtais prie kolektoriaus. Plokštė yra apdirbta plokščia, su lygiu paviršiumi tarpikliui sandarinti ir paprastai yra šiek tiek storesnė nei antraštės sienelė, kad būtų užtikrintas tvirtumas. Pavyzdžiui, vandeniu aušinamo PTFE šilumokaičio 316 l talpos kolektoriaus 316 l pertvara būtų 6–10 mm storio, atsižvelgiant į slėgio kritimą.
2 parinktis: kieta PTFE arba PFA plokštė (ėsdinantiems skysčiams)
Jei vamzdžio {{0}šoninis skystis yra labai ėsdantis-, pvz., koncentruota druskos rūgštis, vandenilio fluorido rūgštis, vandens rūgštis arba agresyvūs organiniai tirpikliai,-joks metalas negali atlaikyti ilgalaikio-kontakto. Šiuo atveju praėjimo pertvaros plokštė turi būti pagaminta iš perfluorpolimero. Kietas PTFE (politetrafluoretilenas) yra numatytasis pasirinkimas dėl universalaus cheminio atsparumo. Tačiau PTFE yra gana minkštas ir veikiant nuolatiniam slėgiui šliaužia (šaltas srautas). Todėl vientisa PTFE pertvarų plokštė turi būti pakankamai stora (paprastai 10–15 mm ar daugiau) ir turi būti paremta metaline atramine plokšte (su didelėmis skylėmis), kad būtų išvengta lenkimo. Alternatyva yra PFA (perfluoralkoksialkanas), kuris yra šiek tiek standesnis nei PTFE ir gali būti įpurškiamas į plonesnes, stabilesnius matmenis. PFA taip pat turi lygesnę paviršiaus apdailą, užtikrinančią geresnį sandarumą nuo tarpiklių, padengtų PTFE. Abi medžiagos yra visiškai atsparios visoms cheminėms medžiagoms, kurioms atsparūs patys PTFE vamzdeliai. Kompromisas yra didesnė kaina ir kruopštaus mechaninio dizaino poreikis, kad būtų išvengta šliaužimo deformacijos.
3 variantas: metalinė plokštė su PTFE pamušalu (kad būtų subalansuota kaina ir našumas)
Trečias variantas užima vidurį: metalinė plokštė (paprastai 316 l arba anglinis plienas), kuri yra visiškai išklota PTFE arba PFA sluoksniu ant visų sudrėkintų paviršių. Metalas suteikia tvirtumo ir standumo, o fluoropolimero pamušalas užtikrina cheminę izoliaciją. Pamušalas paprastai yra 2–3 mm storio, klijuojant (jei naudojamas mažesnis slėgis) arba termiškai sulydant PTFE lakštą ant metalinio pagrindo (reikalesnėms paslaugoms). Išklotos plokštės visi kraštai, varžtų skylės ir sandarinimo paviršiai turi būti visiškai padengti fluoropolimeru, be metalo. Šis metodas dažnai pasirenkamas vidutinio korozijos skysčiams (pvz., 20% sieros rūgštis žemoje temperatūroje), kur kietas PTFE būtų per silpnas, bet pliko metalo plokštė rūdytų. Kaina yra tarpinė tarp tvirtos metalinės plokštės ir kietos PTFE plokštės. Tačiau projektuojant ir tikrinant reikia atidžiai patikrinti sandarinimo paviršių ir varžtų skylių pamušalo vientisumą.
Tarpiklio ir sandarinimo sąsaja
Perėjimo pertvaros plokštė neveikia viena. Jis prispaudžia tarpiklį prie vamzdžio lakšto paviršiaus (TEMA tipo šilumokaityje) arba į apdirbtą griovelį kotinėje. Tarpiklio medžiaga turi būti suderinama ir su plokštės medžiaga, ir su vamzdžio -pusiniu skysčiu. Įprasti pasirinkimai apima:
Suspaustas neasbesto pluoštas(nekoroziniams skysčiams su metalinėmis plokštėmis).
PTFE apgaubtos tarpinės(ėsdinantiems skysčiams su PTFE arba išklotomis plokštėmis).
Išplėsta PTFE (ePTFE) juosta(skirtas tinkamam, šliaužiamam sandarinimui prieš PTFE plokštes).
Plokštė turi išlaikyti pakankamą plokštumą ir suspaudimo jėgą, kad tarpiklis būtų suspaustas, per daug nesuspaudžiant ir neišspaudžiant minkštesnių fluoropolimerinių tarpiklių.
Kodėl nutekėjimas dažnai yra tylaus veikimo žudikas
Nesandari pratekėjimo pertvaros plokštė yra klasikinė daugelio pralaidų šilumokaičio šiluminių charakteristikų paslaptingo sumažėjimo priežastis. Simptomai būdingi: vamzdžio pusės skysčio išleidimo temperatūra nukrypsta nuo projektinės vertės (per karšta arba per šalta), tačiau išorinio nuotėkio nesimato, o korpuso pusės srautas atrodo normalus. Paprastas lauko bandymas gali diagnozuoti problemą: išmatuoti temperatūros pasiskirstymą šilumokaičio kanalo galvutėje, naudojant infraraudonųjų spindulių kamerą arba paviršiaus termoporą. Dėl trumpojo jungimo praėjimo antraštėje šalia pertvaros atsiras neįprastai karšta arba šalta vieta. Arba atsekamieji dažai arba slėgio mažėjimo bandymas vamzdžio pusėse gali patvirtinti nuotėkį. Nustačius sugedusią plokštę, reikia atidaryti šilumokaitį, pakeisti plokštelę ir atnaujinti tarpiklį. Tai brangus remontas prastovų požiūriu. Aktyvus tinkamos plokštės medžiagos pasirinkimas apsaugo nuo tokių gedimų.
Praktinė atrankos schema
Sprendimo procesą galima apibendrinti taip:
Nustatykite vamzdžio pusės skystį ir jo korozijąnaudojant paskelbtas korozijos lenteles (pvz., NACE arba medžiagų tiekėjo duomenis).
Jei skystis nėra korozinis iki 316 l(pvz., švarus vanduo, glikolis, lengvieji aliejai, dauguma organinių medžiagų žemoje temperatūroje):
→ Pasirinkite metalinę plokštę tos pačios klasės kaip ir antgalis (316L arba anglinis plienas).
Jei skystis ėsdina visus įprastus metalus(stiprios mineralinės rūgštys, halogenai, šlapias chloras ir kt.):
→ Pasirinkite tvirtą PTFE arba PFA plokštę su pakankamo storio ir atrama.
Jei skystis yra silpnai ėsdantis (pvz., praskiesta rūgštis, sūrus vanduo) ir kaina yra apribojimas:
→ Apsvarstykite galimybę naudoti metalinę plokštę su PTFE pamušalu, tačiau patikrinkite sandariklių pamušalo vientisumą.
Visų pasirinkimų atveju patikrinkite plokštės storį pagal didžiausią slėgio skirtumąnaudojant paprastą sijos arba plokštės deformacijos skaičiavimą. PTFE plokštėms įtraukite valkšnumo nuolaidą.
Išvada: svarbiausi komponentai dažnai nematomi
Praėjimo pertvaros plokštė, nors ir maža ir paslėpta giliai kanalo galvutės viduje, yra labai svarbus, nuo paslaugos priklausantis medžiagos pasirinkimas. Teisingas pasirinkimas-ar paprasta metalinė plokštė švariems skysčiams, kieto perfluorpolimero plokštė agresyvioms cheminėms medžiagoms, ar pamušta plokštė, skirta vidutiniam darbui,-apsaugo nuo pagrindinio vidinio apėjimo ir palaiko suprojektuotą šilumokaičio šiluminį efektyvumą. Sprendimui priimti nereikia jokio pažangaus modeliavimo, tik aiškaus proceso skysčio supratimo ir disciplinuoto korozijos inžinerijos taikymo. Šilumokaičio konstrukcijoje svarbiausi komponentai dažnai būna tie, kurių niekada nematyti normaliai veikiant; praėjimo pertvaros plokštė yra puikus pavyzdys. Protingai parinkus medžiagą užtikrinama, kad kelių pralaidų PTFE šilumokaitis ir toliau veiktų visą šiluminę galią daugelį metų, be tylių nuorodų skysčiui išnaudoti.
