Το Tubular Exchanger Manufacturers Association (TEMA) και το Heat Exchange Institute (HEI) δημοσιεύουν ευρέως χρησιμοποιούμενα πρότυπα που περιλαμβάνουν συστάσεις για παράγοντες ρύπανσης και περιθώρια σχεδιασμού. Η κατανόηση του τι παρέχουν αυτά τα πρότυπα-και των περιορισμών τους σχετικά με το PTFE-είναι απαραίτητη για τη σχεδίαση ήχου. Αυτές οι οδηγίες, που αναπτύχθηκαν κυρίως για εναλλάκτες μετάλλων, προσφέρουν μια βασική γραμμή που απαιτεί προσεκτική προσαρμογή όταν εφαρμόζεται σε μονάδες PTFE.
Η Προσέγγιση TEMA στα Περιθώρια Περιοχής
Το TEMA παρέχει το πιο ολοκληρωμένο πλαίσιο για το σχεδιασμό του εναλλάκτη θερμότητας κελύφους-και-σωλήνων. ΟΟδηγίες περιθωρίου περιθωρίου περιοχής εναλλάκτη θερμότητας TEMA HEIδιαφέρουν θεμελιωδώς ως προς τη μεθοδολογία τους. Η TEMA επιβάλλει ρητά τα περιθώρια περιοχής μέσω δύο μηχανισμών: των παραγόντων ρύπανσης και του «Κανόνα 10/13».
Πίνακες συντελεστών ρύπανσης
Η TEMA δημοσιεύει πίνακες τιμών συνιστώμενης καλής πρακτικής (RGP) των αντιστάσεων ρύπανσης για διάφορα ρευστά, συμπεριλαμβανομένου του νερού, των χημικών, των ελαίων και των αερίων-20. Ένας συντελεστής ρύπανσης είναι η θερμική αντίσταση μοναδιαίας επιφάνειας που προκαλείται από ένα εναποτιθέμενο στρώμα, που τυπικά εκφράζεται σε m²·K/W [2†L17-L20]. Αυτές οι τιμές προσθέτουν μια θερμική αντίσταση που αναγκάζει την πρόσθετη επιφάνεια κατά τους υπολογισμούς μεγέθους, δημιουργώντας αποτελεσματικά ένα περιθώριο έναντι της μελλοντικής υποβάθμισης της απόδοσης.
Για έναν σχεδιαστή, αυτές οι τιμές TEMA χρησιμεύουν ως αφετηρία. Ωστόσο, οι επικριτές σημειώνουν ότι πολλοί παράγοντες ρύπανσης TEMA καθορίστηκαν τη δεκαετία του 1940 με λίγα υποστηρικτικά στοιχεία και έχουν αλλάξει πολύ λίγο από το 20-25. Στην πράξη, οι παράγοντες TEMA θεωρούνται συχνά πολύ υψηλοί για πολλές καθαρές υπηρεσίες αλλά δυνητικά ανεπαρκείς για σοβαρές συνθήκες ρύπανσης-25.
Ο κανόνας TEMA 10/13
TEMA Η παράγραφος R-4.22 (έκδοση 2019) αναφέρει ότι ένας εναλλάκτης θερμότητας πρέπει να παρέχεται με10% πάνω από-επιφάνειαπέρα από την απαίτηση καθαρού-συν-καθαρής ρύπανσης και ο σχεδιασμός πάνω από-δεν πρέπει να υπερβαίνει13%του καθορισμένου δασμού-1. Η επιφάνεια 10% πάνω- εγγυάται επιπλέον αγώγιμη περιοχή μετά την καταγραφή της ρύπανσης, ενώ το 13% υπερσχεδιασμένο κάλυμμα αποτρέπει τη μεγάλη υπερμεγέθυνση που θα μπορούσε να δημιουργήσει χαμηλές ταχύτητες και στην πραγματικότητα να επιταχύνει τη ρύπανση.
Ο κανόνας είναι υποχρεωτικός όταν προσδιορίζεται η κατηγορία TEMA R- (υπηρεσία πετρελαίου/διυλιστηρίου) και ο εναλλάκτης είναι σε διεργασία-σε-διαδικασία ή διεργασία-σε-χρησιμότητα-1. Η συμμόρφωση περιλαμβάνει τον υπολογισμό της απαιτούμενης επιφάνειας ρύπανσης (Adirty), πολλαπλασιάζοντας επί 1,10 για να ληφθεί το ελάχιστο 10% επί-επιφανείας, και στη συνέχεια διασφαλίζοντας ότι η προκύπτουσα υπερβολική σχεδίαση (πλεονάζον θερμικό καθήκον) δεν υπερβαίνει το 13%-1.
Η μέθοδος HEI για συμπυκνωτές επιφάνειας ατμού
Το ΑΕΙ παρέχει μια διαφορετική προσέγγιση μέσω τουΠρότυπα για συμπυκνωτές επιφάνειας ατμού, τώρα στη 12η έκδοσή του-. Το ΑΕΙ χρησιμοποιεί απαράγοντας καθαριότηταςαντί για ρητή αντίσταση ρύπανσης-. Ο συντελεστής καθαριότητας είναι ένας αδιάστατος πολλαπλασιαστής που εφαρμόζεται στον συντελεστή μεταφοράς καθαρής θερμότητας (Uclean). Ένας συντελεστής 0,85 σημαίνει ότι η σχεδίαση U-value λαμβάνεται ως 0,85 × Uclean, πράγμα που απαιτεί ουσιαστικά περίπου 18% περισσότερη επιφάνεια από μια τέλεια καθαρή μονάδα.
Ο συντελεστής καθαριότητας HEI λαμβάνει υπόψη όχι μόνο τη ρύπανση των εναποθέσεων αλλά και για παράγοντες όπως η-συσσώρευση μη συμπυκνώσιμου αερίου και η μειωμένη απόδοση από τη δέσμευση αέρα-17. Για διαφορετικά υλικά σωλήνων, οι τυπικοί παράγοντες καθαριότητας σχεδιασμού ποικίλλουν: οι ορειχάλκινοι σωλήνες σχεδιάζονται συνήθως στο 0,85, ενώ ο ανοξείδωτος χάλυβας και τα υπερφερριτικά κράματα μπορούν να σχεδιαστούν στο 0,90 για την ίδια υπηρεσία νερού-17.
Στην πράξη, οι μετρημένοι παράγοντες καθαριότητας τείνουν να είναι χαμηλότεροι. Για έναν επιφανειακό συμπυκνωτή ατμού, έχουν αναφερθεί τιμές προ-καθαρισμού 0,540–0,575 και μετά{4}}τιμές καθαρισμού 0,692–0,737-, αν και οι τιμές σχεδιασμού παραμένουν υψηλότερες για τη διασφάλιση αξιόπιστης λειτουργίας.
Προσαρμογή των Οδηγιών TEMA και HEI για εναλλάκτες θερμότητας PTFE
Ούτε τα πρότυπα TEMA ούτε τα πρότυπα HEI απευθύνονται απευθείας σε όλους τους εναλλάκτες-PTFE κελύφους-και-σωλήνων. Ο μηχανικός πρέπει να ασκεί κρίση. Η κατευθυντήρια αρχή παραμένει: εφαρμόστε το ελάχιστο απαραίτητο περιθώριο για την εκπλήρωση της εγγύησης της διαδικασίας με μια λογική συχνότητα καθαρισμού.
Μειωμένα δικαιώματα ρύπανσης
Το PTFE έχει θεμελιωδώς διαφορετικές επιφανειακές ιδιότητες σε σύγκριση με τα μέταλλα. Η χαμηλή επιφανειακή ενέργεια (περίπου 18,5 dynes/cm) και η εγγενής μη{2}}μη κολλητική φύση του PTFE σημαίνουν ότι πολλά ιζήματα δεν προσκολλώνται τόσο εύκολα. Οι τυπικοί παράγοντες ρύπανσης TEMA, οι οποίοι προέρχονται από την εμπειρία του εναλλάκτη μετάλλων, είναι αδικαιολόγητα συντηρητικοί όταν εφαρμόζονται σε PTFE. Μια συστηματική ανασκόπηση των στοιχείων γραμμής TEMA για μια δεδομένη υπηρεσία, ακολουθούμενη από μια σκόπιμη μείωση με βάση το αναμενόμενο όφελος της επιφάνειας PTFE, είναι επομένως ένα κρίσιμο βήμα σχεδιασμού.
RE-Αξιολόγηση του κανόνα 10/13
Για τους εναλλάκτες PTFE, η απαίτηση 10% πάνω-επιφάνειας παραμένει ηχητικό ελάχιστο. Ωστόσο, επειδή η επιφάνεια PTFE μειώνει την πραγματική συσσώρευση ρύπων, ο σχεδιαστής μπορεί να μην χρειαστεί να προσθέσει μεγάλο παράγοντα ρύπανσηςπάνω απότο 10% πάνω από-επιφάνεια. Μια λιτή προσέγγιση χρησιμοποιεί μειωμένο συντελεστή ρύπανσης σε συνδυασμό με το υποχρεωτικό 10% πάνω-για την επίτευξη ενός συνολικού περιθωρίου ίσως 15–25% για πολλές υπηρεσίες, σε σύγκριση με 30–40% για έναν μεταλλικό εναλλάκτη με την ίδια λειτουργία.
Παράγοντες Καθαριότητας HEI για PTFE
Για εργασίες συμπύκνωσης, ο συντελεστής καθαριότητας HEI μπορεί να ρυθμιστεί προς τα πάνω για σωλήνες PTFE. Ένας μεταλλικός-συμπυκνωτής μπορεί να σχεδιαστεί με συντελεστή καθαριότητας 0,85. Ένας συμπυκνωτής με σωλήνες PTFE-με το ίδιο νερό ψύξης θα μπορούσε εύλογα να χρησιμοποιεί 0,90 ή υψηλότερο, επειδή η μειωμένη απολέπιση και η βιολογική πρόσφυση διατηρούν την επιφάνεια καθαρότερη για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα.
Πρακτικές συστάσεις
| Πρότυπο | Μηχανισμός | Τυπική τιμή | Συνιστώμενη προσαρμογή για PTFE |
|---|---|---|---|
| ΤΕΜΑ | Συντελεστής ρύπανσης (Rf) | Ρευστές-εξαρτώμενες τιμές πίνακα | Χρησιμοποιήστε το κάτω άκρο του εύρους TEMA ή μειώστε κατά 30–50% |
| ΤΕΜΑ | Κανόνας 10/13 | 10% min πάνω από-επιφάνεια, 13% max πάνω από-σχεδιασμός | Διατηρήστε το 10%, χρησιμοποιήστε μειωμένο συντελεστή ρύπανσης |
| ΑΕΙ | Συντελεστής καθαριότητας | 0,85 για ορείχαλκο, 0,90 για ανοξείδωτο χάλυβα | Αύξηση κατά 0,03–0,05 (π.χ. 0,88–0,95) |
Η ευθύνη για τον καθορισμό των κατάλληλων περιθωρίων ρύπανσης βαρύνει τελικά τον χρήστη και όχι τον προμηθευτή του εξοπλισμού, επειδή η εταιρεία εκμετάλλευσης έχει την πιο άμεση εμπειρία με τη συγκεκριμένη διαδικασία-20. Όταν δεν υπάρχουν-εσωτερικά δεδομένα ρύπανσης, η αρχή με τις δημοσιευμένες τιμές TEMA ή HEI και στη συνέχεια η εφαρμογή ενός ειδικού συντελεστή μείωσης PTFE είναι μια δικαιολογημένη προσέγγιση.
Σύναψη
Τα βιομηχανικά πρότυπα όπως το TEMA και το HEI προσφέρουν μια βασική γραμμή για τα περιθώρια περιοχής εναλλάκτη θερμότητας, αλλά ο βελτιστοποιημένος σχεδιασμός του εναλλάκτη PTFE προσαρμόζει αυτές τις οδηγίες με βάση τις μοναδικές ιδιότητες του υλικού και την εμπειρία στο πεδίο. Το TEMA παρέχει πίνακες συντελεστών ρύπανσης και τον κανόνα 10/13, ενώ το HEI χρησιμοποιεί συντελεστές καθαριότητας για συμπυκνωτές επιφάνειας ατμού. Και τα δύο σύνολα τιμών αναπτύχθηκαν για εναλλάκτες μετάλλων και τείνουν να είναι υπερβολικά συντηρητικά όταν εφαρμόζονται σε PTFE. Ένας σχεδιαστής θα πρέπει να λάβει υπόψη του μειωμένους παράγοντες ρύπανσης, να διατηρήσει το 10% πάνω από-ελάχιστη επιφάνεια και να προσαρμόσει τους συντελεστές καθαριότητας προς τα πάνω για τις εργασίες συμπύκνωσης. Τα πρότυπα είναι ένα πλαίσιο, όχι ένα υποκατάστατο της μηχανικής ανάλυσης. Ένας εναλλάκτης θερμότητας PTFE σωστού μεγέθους-εξισορροπεί το κόστος της επιπλέον επιφάνειας έναντι του κινδύνου χαμηλής απόδοσης, χρησιμοποιώντας τις δημοσιευμένες οδηγίες ως σημείο εκκίνησης και όχι ως άκαμπτη συνταγή.
