Приликом димензионисања измењивача топлоте, инжењер додаје „фактор загађивања“ да би се урачунао изолациони слој прљавштине, каменца или биолошког раста који ће се неизбежно акумулирати на површини{0}}преноса топлоте током времена. Овај додатни додатак обезбеђује да размењивач и даље може да испоручи захтеване термичке перформансе након месеци или година рада у условима мање{2}}од-чистих.
ПТФЕ цеви, са својом глатком, хидрофобном површином, обично добијају много мању казну за загађивање од цеви од нерђајућег челика које раде у истој служби. Разлика је довољно значајна да утиче на величину измењивача, учесталост чишћења, радну ефикасност и цену животног циклуса.
Поређење измеђуфактор зарастања ПТФЕ измењивач наспрам нерђајућег челикастога се протеже даље од погодности одржавања и улази у домен основне стратегије топлотног дизајна.
Шта Фактор загађивања заправо представља
У пракси, фактор загађивања је додатна топлотна отпорност која је укључена у прорачуне измењивача да би се узела у обзир будућа контаминација на површини{0}}преноса топлоте.
Како се наслаге стварају на унутрашњој или спољашњој страни цеви, пренос топлоте постаје мање ефикасан јер слој запрљања делује као изолација. Због тога измењивач мора бити мало предимензиониран током пројектовања тако да прихватљиве перформансе остану доступне чак и након појаве контаминације.
Типични облици прљања укључују:
Минерална скала
Биолошки раст
Органски филмови
Депозити муља
Кристализација соли
Полимерни остатак
Сваки измењивач акумулира одређени степен запрљања током времена, али брзина и озбиљност у великој мери зависе од материјала цеви и својстава површине.
Зашто ПТФЕ мање квари од нерђајућег челика
Примарна предност ПТФЕ лежи у његовој изузетно ниској површинској енергији.
Површина флуорополимера је природно хидрофобна и не-не лепљива, што отежава чврсто приањање многих загађивача. Наслаге каменца, биолошки филмови и органски остаци теже да се лакше ослобађају од ПТФЕ у поређењу са металним површинама.
Нерђајући челик, иако гладак по индустријским стандардима, и даље представља релативно већу површинску енергију која промовише причвршћивање:
Калцијумска скала
Депозити оксида
Биофилмски слојеви
Органски премази
Остаци протеина
ПТФЕ се понаша другачије јер је површина активно отпорна на влажење и адхезију.
У пракси, многе процесне течности се једноставно боре да „захвате“ површину ПТФЕ довољно снажно да формирају упорне наслаге.
Поређења типичних фактора онечишћења
Удружење произвођача цевних измењивача (ТЕМА) објављује стандардне факторе загађења који се обично користе у дизајну измењивача. Међутим, ове објављене вредности су историјски засноване на металним материјалима цеви као што су нерђајући челик и легуре бакра.
За измењиваче од нерђајућег челика који раде са расхладном водом или органским течностима, уобичајени фактори загађивања могу бити у опсегу:
0,0002 до 0,0004 квадратних метара Келвина по вату
ПТФЕ измењивачи који раде у сличним услугама могу оправдати знатно ниже практичне вредности, често у распону од:
0,00005 до 0,0001 квадратних метара Келвина по вату
Ово представља отпорност на прљање приближно 2 до 5 пута мању од отпорности нерђајућег челика под повољним условима.
Тај мањи број се директно преводи у мањи, јефтинији измењивач или дуже време између чишћења.
Како нижа отпорност на загађивање утиче на дизајн измењивача
Смањен фактор загађивања утиче на више аспеката димензионисања измењивача и дуготрајног{0}}функционисања.
Мања површина за пренос топлоте
Пошто се очекује да ће се временом акумулирати мања топлотна отпорност, измењивачу није потребна толико вишка површине да би се компензовала будућа деградација перформанси.
Ово може дозволити:
Краћи снопови цеви
Мање цеви
Компактнији отисак измењивача
Смањене димензије шкољке
Побољшана дуготрајна{0}}термичка ефикасност
Многи размењивачи доживљавају постепен губитак{0}}способности преноса топлоте како се наслаге акумулирају.
ПТФЕ површине имају тенденцију да остану ближе свом првобитном чистом стању током дужег периода, помажући у одржавању стабилнијих термичких перформанси током рада.
Дужи интервали чишћења
Смањена адхезија наслага често продужава време између прекида одржавања.
Ово постаје посебно вредно у:
Хемијска обрада
Системи отпадних вода
Производња хране
Производња полупроводника
Фармацеутске примене
У непрекидним{0}}процесним индустријама, избегавање непланираних циклуса чишћења може значајно да побољша време продужења производње.
Зашто ПТФЕ отпоран на стварање каменца и биофилма
Неколико физичких карактеристика површине доприноси отпорности ПТФЕ на зарастање.
Хидропхобиц Бехавиор
Наслаге{0}}на бази воде се боре да се равномерно распореде по површини ПТФЕ. Смањено влажење смањује могућност стабилне нуклеације депозита.
Ниска површинска енергија
Многим загађивачима је потребна снажна молекуларна привлачност да би остали везани. ПТФЕ пружа врло мало интеракције лепка за слојеве или органске филмове.
Глатка површина
ПТФЕ цеви се обично производе са изузетно глатким површинским профилом, смањујући микроскопске пукотине где запрљавање обично почиње.
Хемијска инертност
Пошто ПТФЕ минимално реагује са околним течностима, формира се мање продуката површинске корозије који би иначе могли да причврсте наслаге на зид измењивача.
Важна ограничења у предвиђањима фаулирања
Иако ПТФЕ често показује мању отпорност на загађивање од нерђајућег челика, треба избегавати универзалне претпоставке.
Практични фактор загађивања мора увек бити валидиран у односу на стварне радне услове за специфичну укључену процесну течност.
Неколико варијабли снажно утиче на стварно понашање загађивања:
Хемија флуида
Брзина протока
Температурни профил
Биолошка активност
Концентрација суспендованих чврстих материја
Поступци чишћења
Неки агресивни раствори или лепљиви полимерни системи могу и даље значајно да онечисте ПТФЕ упркос његовим-нелепљивим својствима.
Подаци о перформансама на терену стога остају од суштинског значаја када се финализирају прорачуни величине измењивача.
Где су предности прљања ПТФЕ највредније
Предности нижих фактора онечишћења постају посебно важне у системима где је чишћење тешко, скупо или ометајуће.
Корозивна хемијска обрада
ПТФЕ измењивачи су већ одабрани за отпорност на корозију. Мање загађивање додатно побољшава ефикасност животног циклуса у овим апликацијама.
Биолошки системи и системи отпадних вода
Формирање биофилма се спорије дешава на хидрофобним ПТФЕ површинама, смањујући пад перформанси током времена.
Висока{0}}производња
Процеси који захтевају стабилне услове чистоће имају користи од смањеног накупљања наслага и лакше провере ваљаности чишћења.
Ниски{0}}апликације протока
Системи који раде при нижим брзинама течности често имају веће тенденције загађивања. ПТФЕ површине могу делимично надокнадити овај недостатак.
Поређење перформанси животног циклуса
Измјењивач од нерђајућег челика може у почетку понудити одличну топлотну проводљивост, али перформансе могу стално опадати како се наслаге акумулирају.
ПТФЕ измењивач обично почиње са нижом сировом топлотном проводљивошћу јер флуорополимери проводе топлоту мање ефикасно од метала. Међутим, нижа стопа прљања помаже у очувању радних перформанси током дужих периода.
У неким услугама, измењивач који дуже остаје чист на крају пружа стабилнију стварну{0}}светску топлотну ефикасност упркос нижој проводљивости основног материјала.
Ова динамика је централна за текуће дискусијефактор зарастања ПТФЕ измењивач наспрам нерђајућег челикау савременом процесном инжењерству.
Закључак
Инхерентно ниска-површина загађивања ПТФЕ-а пружа мерљиву предност топлотног дизајна у поређењу са нерђајућим челиком у многим применама измењивача топлоте. Пошто је ПТФЕ отпоран на адхезију каменца, раст биофилма и накупљање органских наслага, практични фактори загађивања могу бити неколико пута мањи од оних који се традиционално примењују на металне измењиваче.
Ова смањена отпорност на загађивање може да подржи мање дизајне измењивача, дуже интервале чишћења и стабилније{0}}трајне термичке перформансе. Иако се стварне вредности увек морају потврдити у односу на услове рада на терену, могућност чишћења ПТФЕ-а остаје квантитативно мерљива инжењерска предност, а не само погодност одржавања.
У системима за термичку обраду, најбоља отпорност на прљање се често постиже не ефикаснијим уклањањем наслага, већ одабиром површине која је отпорна на прљање.
