Cabaran Pengiraan Luar
Penukar haba PTFE yang dipasang di luar mengalami suhu ambien yang berayun 15-20 darjah antara siang dan malam, dan 30-40 darjah antara musim panas dan musim sejuk. Kehilangan haba daripada penukar dan paip yang saling bersambung ke persekitaran berbeza secara berkadar. Reka bentuk yang hanya mengambil kira purata suhu musim sejuk mungkin bersaiz kecil semasa sejuk. Reka bentuk untuk suhu minimum yang melampau membazir kapasiti semasa operasi biasa.
Pengiraan kehilangan haba mesti mengambil kira perbezaan suhu purata yang mendorong kehilangan haba dan kehilangan puncak yang menentukan kapasiti maksimum yang diperlukan penukar. Ia juga mesti menangani risiko pembekuan semasa penutupan, apabila tiada haba sedang dimasukkan dan penukar menyejuk kepada suhu ambien.
Tidak seperti penukar logam, PTFE mempunyai margin keselamatan terhadap kerosakan beku. Fluoropolimer fleksibel menampung pengembangan air beku tanpa memecah-sifat yang mempengaruhi strategi perlindungan pembekuan.
Komponen Kehilangan Haba
Kehilangan haba daripada pemasangan penukar haba PTFE luar mempunyai tiga komponen. Kehilangan badan tangki atau penukar berlaku daripada permukaan terdedah tangki atau cangkang penukar ke udara ambien. Kadar kehilangan bergantung pada luas permukaan, perbezaan suhu antara cecair proses dan udara ambien, dan pekali pemindahan haba keseluruhan melalui sebarang penebat serta filem udara luaran.
Kehilangan paip saling bersambung berlaku dari{0}}perpaipan atas tanah antara penukar dan proses. Walaupun dengan penebat, setiap meter paip menyumbang kehilangan haba yang boleh diukur. Jumlah kehilangan paip bergantung kepada panjang paip terdedah dan perbezaan suhu.
Angin-kehilangan dipertingkatkan meningkatkan pekali pemindahan haba luaran. Angin 5 m/s boleh menggandakan kehilangan haba berbanding udara pegun. Data angin untuk tapak pemasangan hendaklah dimasukkan dalam pengiraan kehilangan haba.
Jadual 1: Faktor Pengiraan Kehilangan Haba mengikut Keadaan Ambien (Bendalir Proses 50 darjah, Permukaan Terdedah 10m², Penebat Bulu Mineral 25mm)
| Keadaan Ambien | Perbezaan Suhu ( darjah ) | Kelajuan Angin (m/s) | Pekali Filem Luaran (W/m²·K) | Kehilangan Haba (kW) | Peratusan Tugas Reka Bentuk (75 kW) |
|---|---|---|---|---|---|
| Petang musim panas (35 darjah, pegun) | 15 | 0.5 | 5 | 1.2 | 1.6% |
| Malam musim panas (22 darjah, pegun) | 28 | 0.5 | 5 | 2.2 | 2.9% |
| Petang musim sejuk (10 darjah , berangin) | 40 | 3 | 12 | 4.8 | 6.4% |
| Malam musim sejuk (-5 darjah , berangin) | 55 | 3 | 12 | 6.6 | 8.8% |
| Sejuk (-20 darjah , berangin) | 70 | 8 | 22 | 12.3 | 16.4% |
| Minimum melampau (-30 darjah , berangin) | 80 | 8 | 22 | 14.1 | 18.8% |
Nilai kehilangan haba untuk permukaan tangki tidak bertebat akan menjadi 4-6 kali lebih tinggi. Penebat adalah penting untuk pemasangan luaran.
Pengoptimuman Penebat
Pengiraan kehilangan haba memandu pemilihan ketebalan penebat. Optimum ekonomi mengimbangi kos penebat yang lebih tebal berbanding nilai tenaga yang dijimatkan sepanjang hayat peralatan. Untuk pemasangan luar dalam iklim sejuk, pengiraan selalunya menghasilkan ketebalan penebat 50-75mm.
Penebat mestilah kalis cuaca. Penebat luar yang terdedah kepada hujan, salji dan UV merosot dengan cepat tanpa pelapisan pelindung. Jaket aluminium atau keluli tahan karat melindungi penebat dan menyediakan permukaan yang tahan lama dan boleh dibersihkan. Semua sambungan mesti dimeterai untuk mengelakkan kemasukan air, yang memusnahkan keberkesanan penebat.
Penukar PTFE memberikan cabaran penebat khusus pada sambungan bebibir dan titik akses pengepala. Sistem penebat mesti membenarkan akses berkala untuk pemeriksaan dan penyelenggaraan tanpa rosak semasa penyingkiran dan penggantian. Selimut penebat boleh tanggal di lokasi ini menyediakan akses yang diperlukan.
Strategi Perlindungan Pembekuan
Apabila penukar haba PTFE luar ditutup pada musim sejuk, cecair proses yang terperangkap di dalam tiub boleh membeku. Air mengembang kira-kira 9% apabila membeku, menghasilkan tekanan yang boleh membelah paip dan vesel tegar.
Tiub PTFE menampung pengembangan ais tanpa patah. Pemanjangan bahan semasa pecah melebihi 200% dan kelenturannya pada suhu rendah-PTFE kekal mulur hingga -200 darjah -membolehkan tiub mengembang dengan air beku. Walau bagaimanapun, pengepala logam, bebibir dan paip bersambung yang disambungkan kepada penukar PTFE tidak berkongsi toleransi beku ini.
Oleh itu, strategi perlindungan pembekuan tertumpu pada komponen logam. Pengesanan haba paip logam terdedah, pengepala dan injap menghalang pembekuan semasa penutupan. Tiub PTFE sendiri tidak memerlukan perlindungan beku, walaupun bendalir di dalam tiub harus disalirkan atau dibiarkan beredar perlahan-lahan jika keadaan beku berterusan.
Ringkasan
Ayunan suhu ambien menjejaskan pemasangan penukar haba PTFE luar melalui kehilangan haba berubah-ubah yang mesti ditampung oleh saiz penukar. Ketebalan penebat dioptimumkan untuk iklim tempatan, dengan pelapisan kalis cuaca penting untuk ketahanan. Kesan angin pada kehilangan haba adalah ketara dan harus dimasukkan dalam pengiraan.
Tiub PTFE bertolak ansur dengan pengembangan beku tanpa kerosakan, memberikan perlindungan yang wujud terhadap akibat yang paling teruk akibat penutupan musim sejuk. Usaha perlindungan pembekuan tertumpu pada komponen sistem logam yang disambungkan kepada penukar PTFE.
Cadangan kejuruteraan untuk penebat penukar haba PTFE luar dan reka bentuk perlindungan pembekuan tersedia selepas penyerahan data meteorologi tapak, sifat bendalir proses, profil suhu operasi dan penutupan, dan susun atur paip.
