Процесни токови често садрже чврсте супстанце-фине катализатора, минералне преципитате или полимерне куглице. Управљање овим чврстим материјама без зачепљења или ерозије измењивача топлоте је критично разматрање дизајна где се графит и ПТФЕ понашају веома различито. Одабир погрешног материјала доводи до честог чишћења, прераног квара или неочекиваног застоја. Јасно разумевање заграфит у односу на руковање ПТФЕ суспензијомкарактеристике воде прави избор за сваку примену.
Измењивачи графитних блокова: Отпорни на хабање-Отпорни, али на зачепљење-Склони
Графитни размењивачи топлоте, обично у блоку или кубичном облику, имају равне, избушене пролазе (обично 10-20 мм у пречнику) кроз које протиче процесни флуид. Сам материјал има пристојну отпорност на хабање због своје тврдоће, издржавајући деловање чврстих чврстих честица боље од ПТФЕ. Врсте карбонског графита који се користе у измењивачима топлоте показују добру отпорност на хабање против кристалних или металних ситних честица.
Међутим, изазов са графитом није ерозија већ хидраулична блокада. Мали, равни пролази не нуде флексибилност или обилазницу. Ако се чврсте материје таложе, агломерирају или садрже честице веће од пречника пролаза, до зачепљења долази брзо. Влакна, лепљиви преципитати или неправилно обликовани мостови преко улаза у рупу. Једном када је пролаз блокиран, чишћење захтева механичко набијање или хемијско растварање, што често захтева уклањање измењивача из употребе. Не постоји алтернативни пут тока; једна блокирана рупа смањује капацитет преноса топлоте, а вишеструка блокада може учинити јединицу неефикасном.
Измењивачи графитних блокова се не препоручују за услуге са влакнима, великим агломератима или било каквим чврстим материјама које имају тенденцију да се таложе у условима ниског -протока. Најбоље раде у чистим, не-абразивним течностима где је висока топлотна проводљивост (100–150 В/м·К) примарни захтев.
ПТФЕ цевни измењивачи: флексибилност против зачепљења, осетљива на ерозију
ПТФЕ (политетрафлуороетилен) снопови цеви нуде различите скуп-заступљености. ПТФЕ је инхерентно мекан. У поређењу са графитом, еродира брже када је изложен тврдим, оштрим честицама које се крећу великом брзином. Чврсте абразивне материје-као што су песак, ситне честице катализатора или метални оксиди-могу временом да се хабају кроз зидове цеви, узрокујући цурење. Смернице за брзину постају критичне: за муљ, одржавање минималне брзине од 1,5-2 м/с спречава таложење, али брзине веће од 3 м/с убрзавају ерозију.
Насупрот томе, ПТФЕ цеви су мање склоне зачепљењу из неколико разлога. Глатки отвор који се-не лепи спречава лепљење чврстих материја. Флексибилна природа ПТФЕ омогућава да се цев лагано прошири, пролазећи умерено велике честице без трајних оштећења. Цевни сноп такође обезбеђује више паралелних путања (често стотине цеви малих -пречника), тако да једна блокирана цев има минималан утицај на укупан пренос топлоте. Чишћење се често може обавити на месту обрнутим протоком или испирањем.
Флексибилност ПТФЕ-а је предност у прљавим сервисима где су чврсте материје меке, неправилне или присутне у ниским концентрацијама. За апликације са повременим честицама уместо непрекидних суспензија, измењивачи ПТФЕ цеви нуде поуздан рад са малим-одржавањем.
Оквир за одлучивање: Карактеристике чврстих тела одређују избор
Успешнографит у односу на руковање ПТФЕ суспензијомизбор зависи од детаљне процене присутних чврстих материја. Следећи фактори одлуке воде препоруку:
| Карактеристика чврстих материја | Грапхите Блоцк | ПТФЕ Тубе |
|---|---|---|
| Величина честица | < 1/3 of passage diameter (typically <3–6 mm) | Може да прође честице до ИД цеви (често 5–10 мм); флексибилност помаже |
| Тврдоћа честица | Добра отпорност (Мохс 1-2) | Лоша отпорност; избегавајте оштре или тврде абразивне честице |
| Облик честица | Заобљени или угаони прихватљиви; избегавајте влакна | Влакна и меки агломерати лако пролазе |
| Концентрација | < 5% by volume preferred; higher risk of settling | Могуће је до 15–20% уз одговарајућу брзину |
| Лепљивост / адхезија | Може фаулирати и премостити рупе | Нелепљива{0}} површина је отпорна на лепљење |
За фине, тврде, брзе -покретне суспензије-као што су фини катализатор у струји угљоводоника или минерална суспензија у хидрометалургији-ни један материјал није идеалан. За тако захтевне абразивне услуге могу бити потребни керамички или силицијум-карбидни измењивачи топлоте.
За меке или споро{0}}покретне чврсте материје-полимерне куглице, биолошке суспензије или исталожене соли-ПТФЕ се често боље толерише због отпорности на зачепљење и могућности чишћења. Графит остаје пожељан избор за чисте, не{4}}абразивне течности где су високе термичке перформансе критичне, а чврсте материје одсутне или су изузетно фине.
Практичне смернице за сервис стајњака
Приликом руковања чврстим{0}}течностима у ПТФЕ измењивачу, брзина протока мора бити довољна да спречи таложење. Препоручује се минимално 1,5–2 м/с да би се честице држале у суспензији. Периодично преокретање протока или испирање помаже у уклањању нагомиланог материјала.
У графитним измењивачима, узводна филтрација или сито (величина ока 1-2 мм) могу спречити велике честице да уђу у пролазе блока. Редовно праћење пада притиска у измењивачу открива рано зачепљење пре него што капацитет буде озбиљно нарушен.
Закључак
Руковање чврстим материјама захтева пажљиву процену величине честица, тврдоће и режима протока, пошто графит и ПТФЕ не успевају на супротне начине. Графит је отпоран на хабање, али се лако зачепљује; ПТФЕ подноси меке и лепљиве чврсте материје без блокирања, али еродира под нападом тврдих честица. Ни једно универзално решење не постоји за рад са суспензијом. Успешан избор измењивача топлоте захтева темељно разумевање течности, укључујући све њене загађиваче-не само састав масе. Када је профил чврсте материје непознат или веома променљив, конзервативни дизајн са великим пролазима (графит) или заменљивим цевним сноповима (ПТФЕ) обезбеђује најбезбеднији пут напред.
