Το δίλημμα της εκκαθάρισης
Ένας σωλήνας PTFE σε ένα πηνίο εμβάπτισης που θερμαίνεται με ατμό-διαστέλλεται περίπου 1,6 mm ανά μέτρο μήκους όταν θερμαίνεται από 25 μοίρες σε 140 μοίρες . Εάν ο σωλήνας είναι σφιχτά περιορισμένος σε μια οπή πλάκας στήριξης, αυτή η διαστολή μπλοκάρεται. Ο σωλήνας πόρπες ανάμεσα στα στηρίγματα. Εάν η τρύπα είναι πολύ χαλαρή, ο σωλήνας κουδουνίζει υπό ανάδευση-που προκαλείται από δόνηση και το τάσμα που προκύπτει φθείρεται μέσω του τοιχώματος του σωλήνα στο σημείο επαφής στήριξης.
Η διάμετρος της οπής της πλάκας στήριξης σε σχέση με την εξωτερική διάμετρο του σωλήνα είναι μια παραπλανητικά απλή παράμετρος σχεδιασμού με πολύπλοκες μηχανικές συνέπειες. Πολύ σφιχτό και συσσωρεύεται θερμική καταπόνηση. Πολύ χαλαρή και η φθορά λόγω δόνησης επιταχύνεται. Το βέλτιστο διάκενο επιτρέπει την ανεμπόδιστη θερμική διαστολή, ενώ περιορίζει το εύρος της-προκαλούμενης κίνησης των κραδασμών.
Για τους εναλλάκτες θερμότητας PTFE, το βέλτιστο διάκενο διαφέρει από τις τυπικές τιμές που χρησιμοποιούνται για τους μεταλλικούς εναλλάκτες, επειδή το PTFE έχει υψηλότερο συντελεστή θερμικής διαστολής και χαμηλότερο συντελεστή ελαστικότητας. Αυτό που λειτουργεί για ανοξείδωτο χάλυβα ή τιτάνιο δεν λειτουργεί για φθοροπολυμερή.
Η απαίτηση θερμικής διαστολής
Η ελάχιστη διάμετρος οπής πρέπει να υπερβαίνει την εξωτερική διάμετρο του σωλήνα στη μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας. Ο σωλήνας διαστέλλεται τόσο ακτινικά όσο και αξονικά όταν θερμαίνεται.
Η ακτινική διαστολή ενός σωλήνα PTFE OD 10 mm που θερμαίνεται από 25 μοίρες σε 140 μοίρες είναι περίπου 0,14 mm. Η διάμετρος της οπής πρέπει να είναι τουλάχιστον η OD του θερμού σωλήνα συν ένα διάκενο ολίσθησης για να αποφευχθεί το δέσιμο.
Το διάκενο ολίσθησης αντιπροσωπεύει τις κατασκευαστικές ανοχές τόσο στο OD του σωλήνα όσο και στο ID της οπής, συν τυχόν κακή ευθυγράμμιση μεταξύ των πλακών στήριξης. Για το PTFE, ένα πρόσθετο όριο καλύπτει τον υψηλότερο συντελεστή θερμικής διαστολής του υλικού σε σχέση με το υλικό της πλάκας στήριξης. Εάν η πλάκα στήριξης είναι επίσης PTFE, η οπή διαστέλλεται με τον ίδιο ρυθμό με τον σωλήνα και το διάκενο παραμένει σταθερό. Εάν η πλάκα στήριξης είναι PVDF ή μεταλλική με διαφορετικό συντελεστή διαστολής, το διάκενο αλλάζει ανάλογα με τη θερμοκρασία.
Πίνακας 1: Συνιστώμενα ανοίγματα οπών πλακών στήριξης για σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας PTFE
| Σωλήνας OD (mm) | Υλικό πλάκας στήριξης | Συνιστώμενη διάμετρος οπής (mm) | Διάκενο διαμέτρου (mm) | Διάκενο ως % του σωλήνα OD | Σημειώσεις Εφαρμογής |
|---|---|---|---|---|---|
| 8 | PTFE | 8.8-9.0 | 0.8-1.0 | 10-12.5% | Τυπικό για ακίνητα ή ήπια ταραχή λουτρά |
| 10 | PTFE | 10.8-11.0 | 0.8-1.0 | 8-10% | Γενικού σκοπού |
| 12 | PTFE | 13.0-13.2 | 1.0-1.2 | 8-10% | Μεγαλύτερη διάμετρος; μεγαλύτερη ακαμψία |
| 10 | PVDF | 11.2-11.5 | 1.2-1.5 | 12-15% | Το PVDF επεκτείνεται λιγότερο από το PTFE. η κάθαρση αυξάνεται σε θερμοκρασία |
| 10 | Μεταλλικό (με μανίκι PTFE) | 11,5-12,0 (αναγνωριστικό μανίκι) | 1.5-2.0 | 15-20% | Μεταλλική υποστήριξη; Το χιτώνιο PTFE παρέχει επιφάνεια χαμηλής-τριβής |
| 10 (υπηρεσία αναταραχής) | PTFE | 10.8-11.0 | 0.8-1.0 | 8-10% | Ίδιο διάκενο αλλά μειωμένη απόσταση στήριξης |
Το Vibrational Wear Trade-Απενεργοποίηση
Τα χαλαρότερα διάκενα επιτρέπουν μεγαλύτερη κίνηση του σωλήνα εντός της οπής στήριξης. Κάτω από δόνηση που προκαλείται-από ανάδευση, ο σωλήνας ταλαντώνεται και έρχεται σε επαφή με την άκρη της οπής με κάθε κύκλο. Η επαναλαμβανόμενη επαφή φθείρει υλικό τόσο από τον σωλήνα όσο και από την πλάκα στήριξης-μια διαδικασία που ονομάζεται φρέζα.
Ο ρυθμός φθοράς τσακίσματος εξαρτάται από τη δύναμη επαφής, το πλάτος ολίσθησης και το ζεύγος υλικού. Το PTFE-στο-PTFE είναι σχετικά καλοήθη, επειδή και οι δύο επιφάνειες είναι το ίδιο υλικό και ο χαμηλός συντελεστής τριβής περιορίζει την εφαπτομενική τάση. Ωστόσο, για χρόνια συνεχούς ανάδευσης, ακόμη και η φθορά από PTFE-στην-PTFE μπορεί να προκαλέσει μετρήσιμη αραίωση τοίχων στα σημεία στήριξης.
Το πλάτος των κραδασμών ελέγχεται από το μη υποστηριζόμενο άνοιγμα μεταξύ των πλακών στήριξης και όχι από το διάκενο της οπής. Η στενότερη απόσταση στήριξης μειώνει το πλάτος πιο αποτελεσματικά από τα διάκενα σύσφιξης. Η συνιστώμενη προσέγγιση είναι να διατηρηθεί το διάκενο θερμικής διαστολής και να μειωθεί η απόσταση στήριξης εάν η δόνηση προκαλεί ανησυχία, αντί να σφίξετε το διάκενο για να περιοριστεί η κίνηση σε βάρος της θερμικής δέσμευσης.
Ένθετα μανικιών για προστασία από τη φθορά
Για εφαρμογές με έντονους κραδασμούς ή λειαντικά σωματίδια στο λουτρό, οι οπές της πλάκας στήριξης μπορούν να τοποθετηθούν με αντικαταστάσιμα ένθετα χιτωνίου PTFE. Το ένθετο παρέχει την ίδια επιφάνεια χαμηλής-τριβής με μια συμπαγή πλάκα PTFE, αλλά μπορεί να αντικατασταθεί όταν φοριέται, προστατεύοντας τον σωλήνα από την άμεση επαφή με τη δομή στήριξης.
Το ένθετο έχει σχεδιαστεί με εφαρμογή παρεμβολής στην πλάκα στήριξης και προσαρμογή διάκενου στο σωλήνα. Η αντικατάσταση κατά τη διάρκεια της προγραμματισμένης συντήρησης αποκαθιστά το αρχικό διάκενο χωρίς αντικατάσταση ολόκληρης της πλάκας στήριξης ή των σωλήνων του εναλλάκτη θερμότητας.
Περίληψη
Το βέλτιστο διάκενο οπής πλάκας στήριξης για σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας PTFE είναι 0,8-1,0 mm διάμετρος για σωλήνες OD 8-10 mm σε πλάκες στήριξης PTFE. Αυτό παρέχει επαρκές διάκενο για ανεμπόδιστη θερμική διαστολή, ενώ περιορίζει το πλάτος των κραδασμών σε επίπεδα που παράγουν αποδεκτούς ρυθμούς φθοράς τσακίσματος κατά τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού.
Η φθορά από τους κραδασμούς ελέγχεται πιο αποτελεσματικά με τη μείωση της απόστασης στήριξης παρά με τη σύσφιξη των αποστάσεων κάτω από την απαίτηση θερμικής διαστολής. Για σοβαρές συνθήκες συντήρησης, τα αντικαταστάσιμα ένθετα χιτωνίου PTFE προστατεύουν την επιφάνεια του σωλήνα από τη φθορά από την άμεση επαφή.
Τεχνικές συστάσεις για το σχεδιασμό πλάκας στήριξης σε συγκεκριμένες εφαρμογές εναλλάκτη θερμότητας PTFE είναι διαθέσιμες με την υποβολή των διαστάσεων του σωλήνα, του εύρους θερμοκρασίας λειτουργίας, του τύπου και της έντασης ανάδευσης και της αναμενόμενης διάρκειας ζωής του εξοπλισμού.
