Užteršimo riba, kuri paprastai būna neteisinga
Dengimo įrenginys nurodo PTFE šilumokaitį, skirtą kieto vandens šildymui su 15 % užteršimo riba. Šilumokaitis yra pritaikytas 115% švarios šilumos apkrovos, remiantis prielaida, kad užteršimo faktorius sumažins efektyvų šilumos perdavimą maždaug 13%.
Po šešių darbo mėnesių šiluminė galia sumažėjo 25%, o vonia nebegali išlaikyti temperatūros didžiausios gamybos metu. Šilumokaitis išvalomas, o šilumos išeiga grįžta į projektinę vertę. Ciklas kartojamas kas šešis mėnesius.
15 % marža buvo netinkama, nes projektuojant naudotas užterštumo faktorius buvo pagrįstas bendru įvertinimu, o ne tikromis kieto vandens sąlygomis. Faktinė skalės šiluminė varža po šešių mėnesių yra lygi maždaug 25 % švaraus šilumos perdavimo varžos, kuriai reikalinga 25 % marža vien tam, kad valymo intervalo pabaigoje būtų išlaikyta projektinė šiluminė galia.
Didelė šiluminė varža, kuri lemia maržą
Kalcio karbonato apnašų šiluminė varža priklauso nuo telkinio storio ir šilumos laidumo. Kalcio karbonato šilumos laidumas yra maždaug 2,5 W/m·K. 0,5 mm masto sluoksniui šiluminė varža yra 0,0002 m²·K/W.
Švaraus šilumos perdavimo varža PTFE šilumokaičiui su 0,8 mm sienele ir proceso -šoninės plėvelės koeficientu 1000 W/m²·K yra maždaug 0,0042 m²·K/W. 0,0002 m²·K/W skalės šiluminė varža yra maždaug 5% švarios varžos. Tokiam nedideliam pasipriešinimui reikėtų tik 5 % maržos.
Faktinis veikimo pablogėjimas yra didesnis, nei rodo vien masto šiluminė varža. Apnašų sluoksnis taip pat šiurkština paviršių, o tai sumažina srauto greitį prie sienos ir padidina plėvelės atsparumą. Bendras masto šiluminės varžos ir plėvelės atsparumo padidėjimo poveikis paprastai yra 15–25% švaraus šilumos perdavimo atsparumo po šešių mėnesių kieto vandens naudojimo.
Užteršimo riba kaip vandens kietumo funkcija
Užteršimo riba priklauso nuo vandens kietumo, vamzdžio sienelės temperatūros ir valymo intervalo. Toliau pateiktoje lentelėje apibendrinta rekomenduojama skirtinga vandens kietumo ir valymo intervalų riba.
| Vandens kietumas (mg/l CaCO₃) | Mastelio rodiklis (mm/6 mėn.) | Atsparumas masteliui po 6 mėnesių | Rekomenduojama marža (6 mėnesių valymas) | Rekomenduojama marža (12 mėnesių valymas) |
|---|---|---|---|---|
| 50–100 (minkštas) | 0,1 mm | 0.00004 m²·K/W | 5% | 10% |
| 100–200 (vidutinio sunkumo) | 0,2 mm | 0.00008 m²·K/W | 10% | 20% |
| 200–300 (kietas) | 0,35 mm | 0.00014 m²·K/W | 18% | 35% |
| 300–400 (labai sunku) | 0,5 mm | 0.00020 m²·K/W | 25% | 50% |
| 400–500 (labai sunku) | 0,7 mm | 0.00028 m²·K/W | 35% | 70% |
| Virš 500 (sūrymas{1}}kaip) | 1,0 mm | 0.00040 m²·K/W | 50% | 100% |
Rekomenduojamos ribinės vertės apima skalės šiluminę varžą ir plėvelės varžos padidėjimą. Kraštės yra didesnės, kai valymo intervalai yra ilgesni, nes laikui bėgant nuosėdų storis didėja.
Vamzdžio sienelės temperatūros poveikis
Nuosėdų nusėdimo greitis didėja didėjant vamzdžio sienelės temperatūrai. Aukštesnė sienelės temperatūra padidina kalcio karbonato persotinimą vamzdelio paviršiuje ir pagreitina nusėdimą.
PTFE šilumokaičiui su dideliu šilumos srautu vamzdžio sienelės temperatūra yra aukštesnė, o skalės rodiklis didesnis. Užteršimo riba turi būti padidinta, kad būtų atsižvelgta į didesnį skalės rodiklį.
Sienelės temperatūros efektas yra ypač svarbus PTFE šilumokaičiuose, nes dėl mažo PTFE šilumos laidumo tam tikram šilumos srautui sienelės temperatūra yra aukštesnė nei metalinio šilumokaičio. PTFE šilumokaitis, veikiantis tuo pačiu šilumos srautu kaip ir metalinis blokas, turės aukštesnę sienos temperatūrą ir didesnį skalės rodiklį.
Srauto greičio poveikis
Srauto greitis veikia nuosėdų nusėdimo greitį per šlyties įtempį ties vamzdžio sienele. Didesnis greitis padidina šlyties įtempį, o tai sumažina apnašų sukibimą ir nusėdimo greitį.
PTFE šilumokaičiui, veikiančiam 0,5 m/s greičiu, skalės rodiklis yra didelis, o užsiteršimo riba turi būti didelė. Šilumokaičiui, veikiančiam 1,5 m/s greičiu, skalės rodiklis yra mažesnis, o marža gali būti mažesnė.
Greičio efektas yra ypač svarbus dirbant kietą vandenį. Rekomenduojamas 1,5–2,0 m/s greitis, kad būtų sumažinta skalės norma ir reikiama užterštumo riba.
Ekonominė{0}}užteršimo maržos prekyba
Užteršimo riba padidina šilumokaičio kapitalo sąnaudas. 25% marža padidina kapitalo sąnaudas maždaug 20–25%. Kraštinė taip pat sumažina šilumos srautą, o tai sumažina vamzdžio sienelės temperatūrą ir skalės greitį.
Kompromisas-yra tarp didesnių kapitalo sąnaudų ir mažesnio valymo dažnumo bei energijos sąnaudų. Didesnė marža sumažina valymo dažnumą ir gamybos nuostolius, tačiau padidina kapitalo sąnaudas.
Optimali marža yra ta, kuri sumažina bendras nuosavybės išlaidas per visą tarnavimo laiką. Bendra kaina apima kapitalo sąnaudas, valymo išlaidas, gamybos nuostolių išlaidas ir energijos sąnaudas.
Bendrų nuosavybės išlaidų įvertinimas skirtingomis maržomis
Šioje lentelėje apibendrinami penkerių{0}} metų bendros nuosavybės išlaidos, skirtos skirtingoms užteršimo riboms kieto vandens šildymo įrenginiuose, kai šiluminė apkrova yra 50 kW, vandens kietumas 300 mg/L ir 500 USD per valandą gamybos vertė.
| Užteršimo riba | Paviršiaus plotas | Šilumos srautas | Valymo intervalas | Kapitalo sąnaudos | Metinės valymo išlaidos | Metinės gamybos nuostolių sąnaudos | Penkerių-metų bendra kaina |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0% | 20 m² | 2,5 W/cm² | 2 mėn | $28,000 | $9,000 | $12,000 | $133,000 |
| 10% | 22 m² | 2,3 W/cm² | 3 mėn | $30,000 | $6,000 | $8,000 | $100,000 |
| 20% | 24 m² | 2,1 W/cm² | 4 mėn | $32,000 | $4,500 | $6,000 | $84,500 |
| 30% | 26 m² | 1,9 W/cm² | 6 mėn | $35,000 | $3,000 | $4,000 | $70,000 |
| 40% | 28 m² | 1,8 W/cm² | 8 mėn | $38,000 | $2,250 | $3,000 | $64,250 |
| 50% | 30 m² | 1,7 W/cm² | 10 mėnesių | $41,000 | $1,800 | $2,400 | $62,000 |
| 75% | 35 m² | 1,4 W/cm² | 14 mėnesių | $48,000 | $1,300 | $1,700 | $63,000 |
Bendra penkerių{0}} metų kaina yra sumažinta iki 40–50 % užteršimo. 30 % marža yra tinkama, bet ne optimali. 75 % marža yra per-didesnė, o bendrosios išlaidos didesnės nei 50 % marža.
Dizaino ypatybės, kurios sumažina reikiamą maržą
Kelios konstrukcijos ypatybės sumažina reikiamą užterštumo ribą.
Didesnis srauto greitis.Didesnis greitis padidina šlyties įtempį ir sumažina skalės greitį. Kieto vandens tiekimui rekomenduojamas 1,5–2,0 m/s greitis.
Lygus vamzdžio paviršius.Lygus vamzdžio paviršius sumažina nuosėdų sukibimą. Vamzdžio paviršius turi būti be įbrėžimų ar defektų.
Numatykite{0}}valymo nuostatas.Valymo tirpalo padavimo ir grąžinimo jungtys leidžia valyti šilumokaitį neišmontuojant, o tai sumažina valymo išlaidas ir prastovos laiką.
Vandens minkštinimas.Vandens minkštiklis pašalina kalcio ir magnio jonus, kurie sudaro nuosėdas. Minkštinimas sumažina skalės greitį ir reikiamą užterštumo ribą.
Masto inhibitorių dozavimas.Apnašų slopinimo cheminė medžiaga sumažina nuosėdų greitį, trukdydama kristalų augimui. Inhibitorius sumažina reikiamą užsiteršimo ribą.
Temperatūros valdymas.Sumažinus vamzdžio sienelės temperatūrą, sumažėja skalės greitis. Mažesnis šilumos srautas arba plonesnė vamzdžio sienelė sumažina sienos temperatūrą.
Kieto vandens tarnybos specifikacijų parametrai
Įrangos inžinieriai, nurodantys PTFE šilumokaitį kieto vandens tiekimui, turėtų patvirtinti šiuos parametrus tiekėjui.
Vandens kietumas.Nurodykite kalcio karbonato koncentraciją eksploataciniame vandenyje.
Darbinė temperatūra.Nurodykite maksimalią darbinę temperatūrą ir vamzdžio sienelės temperatūrą.
Srauto greitis.Nurodykite mažiausią vamzdžio{0}}šoninį greitį. Kieto vandens tiekimui rekomenduojamas 1,5–2,0 m/s greitis.
Valymo intervalas.Nurodykite numatomą valymo intervalą ir valymo būdą.
Užteršimo riba.Nurodykite užteršimo ribą pagal vandens kietumą ir valymo intervalą.
Paviršiaus plotas.Nurodykite paviršiaus plotą, reikalingą šilumos apkrovai ir užteršimo ribą.
Šilumos srautas.Nurodykite didžiausią leistiną šilumos srautą pagal sienos temperatūros ribą.
Valymo nuostatos.Nurodykite jungtis ir vožtuvus, reikalingus valymui vietoje.
Užteršimo ribos suderinimas su kieto vandens sąlygomis
PTFE šilumokaičio užteršimo riba, kai naudojamas kietas vanduo, priklauso nuo vandens kietumo, vamzdžio sienelės temperatūros, valymo intervalo ir priimtino veikimo pablogėjimo. Įprasta 10–20 % marža dažnai yra nepakankama. Rekomenduojama marža yra 20–50 % vidutinio kietumo arba labai kietam vandeniui, priklausomai nuo valymo intervalo.
Marža turėtų būti parinkta atsižvelgiant į visas nuosavybės išlaidas per visą eksploatavimo laiką. Didesnė marža padidina kapitalo sąnaudas, bet sumažina valymo dažnumą ir gamybos nuostolius. Optimali marža sumažina visas išlaidas.
Kieto vandens tiekimo įrenginiams, vertinantiems PTFE šilumokaičio galimybes, užterštumo riba turėtų būti nurodyta pirkimo dokumentuose ir patikrinta pradedant eksploatuoti. Gamintojo pateiktoje numatytojoje konfigūracijoje gali nebūti tinkamos atsargos, o dėl to pablogėjusio veikimo gali reikėti valyti dažniau, nei tikėtasi.
Įrangos inžinieriai ir pirkimų specialistai, vertinantys PTFE šilumokaičio specifikacijas kietam vandeniui ar kitoms užteršimo paslaugoms, gali paprašyti projekto peržiūros, apimančios vandens kietumą, darbinę temperatūrą, srauto greitį, valymo intervalą ir užsiteršimo ribą, kad įsitikintų, jog įrenginys atitinka faktinę vandens kokybę ir įrenginio eksploatavimo sąnaudų struktūrą.
