Paradoks
Penukar haba PTFE bersaiz untuk tugas 60 kW pada tekanan stim 4 barg gagal mengekalkan titik tetapan suhu proses apabila beroperasi pada 4 barg. Injap stim terbuka sepenuhnya. Suhu mandi merosot di bawah sasaran. Namun apabila pengendali mengurangkan tekanan stim kepada 2 barg, penukar tiba-tiba berprestasi lebih baik-suhu mandi meningkat dan stabil berhampiran titik tetapan. Penukar menghantar lebih banyak haba pada tekanan wap yang lebih rendah. Ini adalah kontra{10}}intuitif.
Puncanya ialah banjir kondensat pada tekanan yang lebih tinggi. Pada 4 barg, suhu stim ialah 152 darjah, dan kadar pemindahan haba seunit luas adalah tinggi. Kadar penjanaan kondensat adalah sama tinggi. Sistem saliran kondensat-perangkap stim dan paip balik-tidak dapat menampung beban kondensat puncak pada 4 barg. Kondensat kembali ke dalam tiub, membanjiri bahagian bawah. Tiub yang dibanjiri tidak menyumbang kepada pemindahan haba. Luas permukaan yang berkesan dikurangkan. Penukar tidak boleh menyampaikan tugas terkadarnya.
Pada 2 barg, suhu stim ialah 133 darjah . Kadar pemindahan haba lebih rendah, dan kadar penjanaan kondensat lebih rendah. Sistem saliran boleh mengendalikan beban yang dikurangkan. Tiada banjir berlaku. Semua tiub menyumbang kepada pemindahan haba. Luas permukaan berkesan adalah lebih besar daripada pada 4 barg (di mana banjir menghilangkan sebahagian daripada kawasan itu). Jumlah keluaran haba lebih tinggi pada tekanan yang lebih rendah walaupun LMTD yang lebih rendah.
Pengiraan Beban Kondensat
Kadar penjanaan kondensat ialah: m_cond=Q / h_fg, dengan Q ialah duti haba dan h_fg ialah haba pendam stim. Pada 4 barg, h_fg ialah lebih kurang 2,100 kJ/kg. Pada 2 barg, ia adalah lebih kurang 2,160 kJ/kg. Haba pendam hampir malar, jadi aliran jisim kondensat adalah berkadar terus dengan duti haba.
Jika penukar pada 4 barg cuba menghantar 60 kW, beban kondensat ialah 60/2,100=0.0286 kg/s=103 kg/j. Pada 2 barg, untuk duti yang dikurangkan sebanyak 45 kW (terhad oleh LMTD yang lebih rendah), bebannya ialah 45/2,160=0.0208 kg/s=75 kg/j-penurunan 27%.
Perangkap stim dan garisan pemulangan kondensat mestilah bersaiz untuk beban kondensat puncak. Jika perangkap dipilih berdasarkan keadaan operasi biasa pada 2-3 barg, ia mungkin bersaiz kecil untuk bekas 4 barg di mana beban kondensat lebih tinggi. Kapasiti perangkap pada tekanan pembezaan operasi (tekanan wap tolak tekanan talian balik) menentukan sama ada ia boleh mengendalikan beban.
| Tekanan Stim | Tugas Haba | Beban kondensat | Kapasiti Perangkap (Contoh: DN15 F&T) | Banjir? |
|---|---|---|---|---|
| 2 tong | 45 kW | 75 kg/j | 120 kg/j pada 1.5 bar ΔP | Tidak |
| 3 tong | 53 kW | 89 kg/j | 140 kg/j pada 2.5 bar ΔP | Tidak |
| 4 tong | 60 kW | 103 kg/j | 100 kg/j pada 3.5 bar ΔP (kapasiti berkurangan akibat stim kilat) | ya |
Pengesahan Diagnostik
Diagnosis banjir disahkan dengan mengukur profil suhu dinding tiub. Jika bahagian bawah tiub sejuk (hampir pada suhu proses), kondensat membanjiri bahagian tersebut. Pengukuran boleh dibuat dengan termometer inframerah atau termokopel sentuhan pada titik yang boleh diakses pada berkas tiub.
Pengesahan kedua ialah peningkatan sementara dalam kapasiti saliran kondensat. Membuka pintasan perangkap stim secara ringkas (jika pintasan dipasang) atau meningkatkan pengaliran saluran balik kondensat boleh membersihkan banjir buat sementara waktu dan memulihkan keluaran haba pada 4 barg. Jika ujian ini memulihkan prestasi, sistem saliran bersaiz kecil.
Tindakan Pembetulan
Penyelesaian kekal adalah untuk meningkatkan kapasiti saliran kondensat. Pilihan termasuk: memasang perangkap stim yang lebih besar, menambah perangkap kedua secara selari, meningkatkan diameter garisan balik kondensat, mengurangkan tekanan belakang talian balik kondensat (dengan menambah baik pengalih udara atau memasang pam kondensat), atau -mencondongkan semula pengepala kondensat untuk memperbaiki saliran.
Jika peningkatan kapasiti saliran tidak dapat dilaksanakan, tekanan wap boleh dihadkan kepada maksimum yang boleh dikendalikan oleh sistem saliran tanpa banjir. Injap pengehad tekanan-atau had titik tetapan sistem kawalan menghalang operasi pada tekanan yang menyebabkan banjir.
Ringkasan
Penukar haba PTFE yang berprestasi lebih baik pada tekanan wap rendah berbanding tekanan reka bentuk mengalami banjir kondensat pada tekanan yang lebih tinggi. Kadar penjanaan kondensat melebihi kapasiti sistem perparitan, membanjiri bahagian tiub bawah dan mengurangkan luas permukaan yang berkesan. Diagnosis disahkan oleh pemprofilan suhu dinding tiub dan ujian pintasan perangkap. Penyelesaiannya ialah meningkatkan kapasiti saliran atau mengehadkan tekanan wap maksimum.
Sokongan kejuruteraan untuk penyelesaian masalah prestasi penukar haba PTFE tersedia semasa penyerahan tekanan stim, beban kondensat, spesifikasi perangkap, konfigurasi talian balik kondensat dan data prestasi yang diperhatikan.
