Pembolehubah Air Penyejuk
Air penyejuk bukan cecair tunggal. Ia berbeza-beza dari tumbuhan ke tumbuhan-daripada bersih sekali-melalui air sungai kepada-air menara penyejuk kitaran tinggi yang sarat dengan pepejal terlarut, zarah terampai dan aktiviti biologi. Halaju bendalir sisi-cangkang dalam cangkang PTFE-dan-penukar haba tiub mesti dipadankan dengan kimia air penyejuk khusus.
Halaju yang terlalu rendah membolehkan pepejal terampai mendap, menggalakkan lampiran biofilem dan mempercepatkan penskalaan pada permukaan tiub PTFE. Halaju yang terlalu tinggi membazirkan mengepam tenaga, meningkatkan risiko hakisan dan boleh menyebabkan-getaran akibat aliran bagi tiub PTFE fleksibel.
Halaju optimum adalah kompromi antara permintaan bersaing ini, dan titik imbangan berubah bergantung pada kimia air penyejuk. Satu-saiz-muat-semua pengesyoran halaju adalah tidak mencukupi.
Ambang Halaju Fouling
Mekanisme fouling yang berbeza mempunyai kebergantungan halaju yang berbeza. Memahami mekanisme mana yang mendominasi untuk kimia air penyejuk tertentu membimbing spesifikasi halaju.
Kekotoran penghabluran-pemendapan kalsium karbonat, kalsium sulfat atau silika-terutama dikawal oleh suhu dan kepekatan, bukan halaju. Walau bagaimanapun, halaju yang lebih tinggi mengurangkan suhu dinding dengan meningkatkan pemindahan haba, yang mengurangkan daya penggerak penghabluran pada permukaan tiub.
Pemendapan zarah-kelodak terampai, produk kakisan atau serpihan bawaan udara-sangat bergantung kepada halaju-. Di bawah halaju kritikal, zarah mengendap mengikut graviti ke permukaan tiub mendatar. Halaju kritikal untuk menghalang pengendapan zarah pada PTFE adalah lebih kurang 0.3-0.5 m/s, lebih rendah daripada tiub logam kerana permukaan licin, hidrofobik mengurangkan lekatan zarah.
Biofouling-lekatan dan pertumbuhan mikroorganisma-adalah kelajuan-sensitif. Pembentukan biofilem dihalang pada halaju melebihi 0.8-1.0 m/s, di mana tegasan ricih bendalir melebihi kekuatan pelekat filem mikrob. Walau bagaimanapun, tenaga permukaan rendah PTFE telah mengurangkan lekatan biofilem berbanding permukaan logam.
Jadual 1: Cangkang Disyorkan-Halaju Sisi mengikut Jenis Air Penyejuk
| Jenis Air Penyejuk | Kimia Biasa | Risiko Fouling Utama | Halaju Disyorkan (m/s) | Asas |
|---|---|---|---|---|
| Sekali-melalui air sungai | TDS rendah, pepejal terampai berubah-ubah | Zarah, biofouling bermusim | 0.5-0.8 | Menghalang pengendapan; menyederhanakan biofilm |
| Air menara penyejuk (kitaran rendah) | TDS sederhana, dirawat dengan biosid | Penskalaan, beberapa biofouling | 0.6-1.0 | Mengawal penskalaan melalui pengurangan suhu dinding |
| Air menara penyejuk (kitaran tinggi) | TDS tinggi, kekerasan tinggi | Risiko penskalaan yang teruk | 0.8-1.2 | Memaksimumkan pemindahan haba untuk meminimumkan suhu dinding |
| Air terawat gelung-tertutup | TDS rendah, dihalang | Kekotoran minimum | 0.4-0.6 | Cekap tenaga-; risiko fouling rendah |
| Air laut (sekali-melalui) | TDS tinggi, klorida, aktiviti biologi | Biofouling, beberapa penskalaan | 1.0-1.5 | Halaju tinggi menghalang lampiran-makro |
| Air payau | TDS boleh ubah, sulfat | Penskalaan, biofouling | 0.8-1.2 | Kompromi antara penskalaan dan kawalan fouling |
PTFE-Pertimbangan Halaju Tertentu
Tiub PTFE adalah fleksibel. Pada halaju sisi-cengkerang melebihi 1.5 m/s, aliran-getaran teraruh boleh merangsang gerakan tiub. Halaju kritikal untuk permulaan getaran bergantung pada rentang tiub yang tidak disokong. Jarak sokongan yang lebih rapat membolehkan halaju yang lebih tinggi tanpa getaran.
Permukaan PTFE adalah hidrofobik. Tingkah laku lapisan sempadan berbeza daripada permukaan logam hidrofilik. Halaju gelinciran pada antara muka air PTFE-mengurangkan sedikit tegasan ricih dinding berbanding permukaan logam tanpa-gelincir. Kesan praktikal ialah pengurangan kecil dalam halaju yang diperlukan untuk mencapai rintangan fouling yang diberikan.
PTFE is not subject to erosion-corrosion in the conventional sense because there is no protective film to remove. However, at very high velocities (>2.5 m/s) dengan air yang mengandungi zarah kasar, hakisan mekanikal permukaan PTFE boleh berlaku. Ini jarang berlaku dalam perkhidmatan air penyejuk tetapi relevan untuk sumber air dengan muatan kelodak yang tinggi.
Pengoptimuman Halaju dengan Ciri Anti-Pelanggaran
Reka bentuk penukar haba PTFE boleh menggabungkan ciri-ciri yang meningkatkan rintangan fouling pada halaju yang lebih rendah. Sekat heliks mencipta aliran berpusar yang menyelusuri permukaan tiub dengan lebih berkesan daripada aliran garisan-lurus daripada sekat segmen. Aliran berpusar mengekalkan penggantungan zarah dan menghalang pelekatan biofilem pada halaju 20-30% lebih rendah daripada yang diperlukan dengan membingungkan konvensional.
Keupayaan halaju yang lebih rendah mengurangkan kos tenaga mengepam sambil mengekalkan rintangan kekotoran reka bentuk-yang lebih tinggi. Penjimatan tenaga sepanjang hayat peralatan boleh menjadi besar.
Ringkasan
Kimia air penyejuk menentukan halaju sisi shell-optimum dalam penukar haba tiub-dan-tukar PTFE. Julat yang disyorkan menjangkau 0.4 m/s untuk air gelung tertutup-bersih kepada 1.5 m/s untuk air laut. Pemilihan halaju mengimbangi pencegahan pengendapan zarah, perencatan biofilm, dan kawalan penskalaan terhadap tenaga pam dan had getaran.
Tenaga permukaan rendah PTFE dan permukaan licin memberikan rintangan fouling yang wujud yang membolehkan halaju 10-20% lebih rendah daripada yang diperlukan untuk penukar logam dalam perkhidmatan yang sama. Reka bentuk penyekat heliks mengurangkan lagi keperluan halaju sambil mengekalkan kawalan fouling.
Pengesyoran kejuruteraan untuk spesifikasi halaju cangkang PTFE-dan-penukar tiub tersedia selepas penyerahan analisis air penyejuk, julat suhu operasi, sejarah kekotoran penukar sedia ada dan kapasiti pengepaman yang tersedia.
