Bahagian tiub mengendalikan cecair bersih, melalui tiub PTFE yang licin. Namun, dalam beberapa minggu, tekanan yang diperlukan untuk menolak bendalir sisi-kerang melalui penukar semakin meningkat. Tiub itu sendiri tidak mengotori-masalahnya adalah di luar. Gejala yang membingungkan ini sering salah didiagnosis sebagai masalah sampingan-tiub, yang membawa kepada pembersihan yang tidak perlu atau malah penggantian berkas yang bersih dengan sempurna di dalamnya. Pada hakikatnya, peningkatan secara beransur-ansur dalam tekanan pembezaan sisi shell-walaupun tiub bersih menunjuk tepat kepada pengumpulan pada permukaan luar berkas tiub dan penyekat. Memahami punca-puncakejatuhan tekanan sisi shell meningkatkan tiub bersih PTFEkeadaan membolehkan pengendali menyasarkan kaedah pembersihan yang betul dan memulihkan prestasi penukar.
Punca Punca: Fouling di Luar Tiub
Tiub PTFE dihargai kerana permukaan dalaman tidak-melekat dan lengai secara kimia. Bendalir yang mengandungi zarah, pepejal terlarut atau spesies reaktif jarang melekat pada bahagian dalam tiub. Walau bagaimanapun, bahagian cangkerang-ruang di sekeliling tiub-menunjukkan persekitaran yang berbeza. Cengkerang-bendalir sisi mengalir merentasi berkas tiub, melalui celah antara tiub dan di sekeliling plat penyekat. Petikan ini sempit dan mengandungi banyak zon genangan, terutamanya di belakang penyekat dan pada tiub-untuk-menyokong titik hubungan.
Dari masa ke masa, tiga jenis utama deposit terkumpul pada permukaan tiub luar dan penyekat:
1. Pemendapan Zarah
Jika cecair sisi-cengkerang mengandungi pepejal terampai (cth, habuk, zarah karat, garam terhablur atau halus logam), zarah ini boleh mendap dalam kawasan-halaju rendah. Tenaga permukaan rendah PTFE tidak menghalang perangkap mekanikal; zarah menjadi terjepit di antara tiub bersebelahan atau terhadap penyekat. Apabila lapisan deposit berkembang, bahagian-alir aliran mengecut. Mengikut persamaan kesinambungan, untuk kadar aliran isipadu tetap, luas keratan-rentas yang dikurangkan memaksa halaju bendalir ke atas. Penurunan tekanan merentasi sekatan adalah berkadar dengan kuasa dua halaju (ΔP ∝ v²). Akibatnya, walaupun pengurangan sederhana dalam kawasan aliran boleh menyebabkan peningkatan ketara dalam penurunan tekanan terukur.
2. Pempolimeran dan Pengotoran Kimia
Banyak cecair sisi-cengkerang dalam proses kimia terdedah kepada pempolimeran atau pembentukan resin pada suhu tinggi. Contohnya, monomer seperti stirena atau akrilik perlahan-lahan boleh bertindak balas pada permukaan panas, membentuk lapisan polimer melekit. Sifat tidak melekat PTFE-mengurangkan tetapi tidak menghapuskan kesan ini; jika prekursor polimer cukup reaktif, ia masih boleh memendap, terutamanya pada penyekat logam dan plat sokongan (yang selalunya diperbuat daripada keluli tahan karat). Sebaik sahaja lapisan nipis terbentuk, ia memerangkap bahan tambahan, secara beransur-ansur membina kerak likat atau keras yang menyempitkan laluan aliran.
Begitu juga, cecair yang mengandungi spesies tak organik terlarut boleh memendakan garam apabila suhu berubah merentasi penukar, memendapkan skala di luar tiub.
3. Pertumbuhan Biologi (Biofouling)
Dalam penukar yang menggunakan air yang tidak dirawat-seperti air penyejuk dari sungai, tasik atau menara penyejuk-pertumbuhan biologi (alga, bakteria atau lendir-organisma pembentuk) boleh berkembang pada bahagian cangkerang. Persekitaran yang hangat dan lembap antara tiub adalah sesuai untuk pembangunan biofilem. Biofilem berlendir meningkatkan rintangan aliran dan juga memerangkap pepejal terampai, mempercepatkan kekotoran. Pengotoran bio adalah perkara biasa di kawasan-laju rendah dan boleh menyebabkan penurunan tekanan berganda dalam beberapa minggu.
Mengapa Shell-Pengotoran Sisi Selalunya Diabaikan
Bahagian luar tiub boleh menjadi tempat buta untuk pemeriksaan rutin. Dalam penukar helaian tiub tetap, laluan sisi cangkerang-ditutup sepenuhnya; tiada akses visual langsung kepada berkas tanpa mengeluarkan cangkerang atau memotongnya terbuka. Operator sering memantau-kebersihan sisi tiub dengan memeriksa bahagian dalam tiub atau tiub pengukur-penurunan tekanan sisi. Jika bahagian tiub-kekal bersih (penurunan tekanan rendah dan efluen bersih), andaian ialah keseluruhan penukar adalah bersih-suatu kesilapan yang berbahaya.
Tambahan pula, penurunan tekanan sisi-cangkang mungkin hanya dipantau secara berselang-seli atau tidak mengikut arah aliran terhadap garis dasar. Peningkatan beransur-ansur dalam beberapa bulan mungkin tidak disedari sehingga pam mencapai kepala maksimum atau kadar aliran menurun di bawah keperluan proses.
Tolok Tekanan sebagai Pencerita Yang Benar
Tolok tekanan adalah pencerita yang jujur jika mesejnya diendahkan. Langkah pertama dalam mendiagnosis masalah kekotoran sisi-cangkang adalah untuk mewujudkan garis dasarpenurunan tekanan bersihpada kadar aliran yang diketahui. Garis dasar ini hendaklah direkodkan serta-merta selepas pemasangan baru atau selepas pembersihan menyeluruh. Kemudian, bacaan berkala (harian, mingguan atau bulanan) pada kadar aliran yang sama dibandingkan dengan garis dasar.
Himpunan tiub PTFE bersih tanpa deposit sisi-cangkang menghasilkan penurunan tekanan yang boleh diramal yang kekal stabil selama berbulan-bulan. Peningkatan secara beransur-ansur, monotonik-contohnya, 5% sebulan-sangat menunjukkan pengumpulan sisi shell progresif-. Sebaliknya, kekotoran sisi tiub-akan nyata sebagai peningkatan-penurunan tekanan sisi tiub dan pemindahan haba yang berkurangan, bukan kenaikan sisi shell-.
Jika cecair sisi-cengkerang ialah air dengan potensi aktiviti biologi, peningkatan mungkin mengikut corak bermusim (lebih cepat pada musim panas). Untuk pempolimeran, kenaikan sering dipercepatkan kerana mendapan menyediakan lebih luas permukaan untuk tindak balas selanjutnya.
Penyelesaian: Pembersihan Kimia dan Penyingkiran Bundle
Setelah cangkerang-kotoran sisi disahkan, pembersihan mesti menangani permukaan luar. Pendekatan bergantung pada reka bentuk penukar dan sifat deposit.
Pembersihan Kimia (Di-Tempat)
Untuk banyak jenis kekotoran, pembersihan kimia boleh dilakukan tanpa mengeluarkan berkas tiub. Larutan pembersih diedarkan melalui bahagian cangkerang (dengan bahagian tiub diasingkan atau disiram secara berasingan). Pilihan bahan kimia bergantung pada deposit:
Sedimen dan skala:Larutan berasid (cth, HCl cair, asid sitrik, atau asid sulfamik) melarutkan kalsium karbonat, oksida besi, dan kebanyakan skala mineral. Bahagian cangkerang mesti dibuang untuk membebaskan gas yang dihasilkan oleh tindak balas.
Pempolimeran dan pengotoran organik:Pembersih alkali (cth, natrium hidroksida dengan surfaktan) atau pelarut (cth, toluena, metil etil keton, atau penyahgris yang dirumus khas) memecahkan polimer dan resin organik. Keserasian agen pembersih dengan PTFE (cemerlang) dan dengan bahan cangkerang (cth, keluli karbon atau keluli tahan karat) mesti disahkan.
Biofouling:Natrium hipoklorit (peluntur), hidrogen peroksida, atau formulasi biosidal (cth, sebatian ammonium kuaterner) membunuh dan memencarkan biofilm. Selepas peredaran biosid, bilas dengan air bersih menghilangkan serpihan.
Chemical cleaning effectiveness depends on achieving turbulent flow velocity (>1 m/s) pada bahagian cangkerang untuk menjelajah mendapan yang longgar. Memanaskan larutan pembersihan (jika penukar boleh bertolak ansur) mempercepatkan kadar tindak balas. Selepas pembersihan, penurunan tekanan harus kembali hampir kepada nilai garis dasar asal.
Penyingkiran Bundle untuk Pembersihan Mekanikal
Jika pembersihan kimia tidak mencukupi-contohnya, apabila mendapan banyak berkarbonat, keras-disinter atau memasukkan zarah besar yang tidak boleh dilarutkan-pembersihan mekanikal diperlukan. Ini boleh dilaksanakan hanya dalam reka bentuk penukar di mana berkas tiub boleh dikeluarkan daripada cangkerang:
Penukar kepala terapung(cth, jenis AES, BES atau AEP) membenarkan berkas ditarik secara mendatar selepas menanggalkan penutup kepala terapung.
U-penukar tiub(jenis CFU) juga membenarkan penyingkiran berkas.
Penukar lembaran tiub tetap(cth, jenis BEM atau AEM) lakukanbukanbenarkan penyingkiran berkas; berkas itu dikimpal secara kekal pada cangkerang. Untuk ini, pembersihan kimia adalah satu-satunya pilihan, atau hidroblasting melalui port akses yang digerudi jika ada.
Setelah dialih keluar, berkas boleh dibersihkan menggunakan-pancutan air tekanan tinggi (biasanya 500–1500 bar), pembersihan wap atau pengikisan manual (walaupun mengikis berisiko merosakkan permukaan tiub PTFE). Selepas pembersihan, berkas diperiksa untuk tanda haus atau kerosakan tiub sebelum dipasang semula.
Strategi Pencegahan
Untuk mengelakkan berulangnya peningkatan penurunan tekanan sisi-pembengkakan, tiga langkah disyorkan:
Tapis cecair sisi-cengkerang:Pasang penapis atau penapis kartrij pada salur masuk sisi shell-untuk mengeluarkan zarah yang lebih besar daripada 100–200 μm. Untuk pepejal halus, penapis backwash atau pemisah siklon boleh digunakan.
Kawal pertumbuhan biologi:Jika cecair sisi-cengkerang ialah air, sistem suntikan biosid (berterusan atau terputus-putus) menghalang pembentukan biofilm. Rawatan ultraungu (UV) ialah satu lagi pilihan bukan-kimia.
Kekalkan halaju sisi tempurung-di atas halaju fouling kritikal:Untuk pemendapan dan biofouling, halaju aliran silang minimum 0.5–1.0 m/s (bergantung pada saiz zarah) membantu mengekalkan pepejal terampai dan menghalang perlekatan. Walau bagaimanapun, halaju yang terlalu tinggi boleh menyebabkan getaran tiub dan mengecewakan-perdagangan reka bentuk yang berasingan-.
Untuk masalah pempolimeran, penyelesaian muktamad mungkin adalah untuk mengurangkan suhu operasi sisi-kulit (jika proses membenarkan) atau menambah perencat pempolimeran pada bendalir.
Pemantauan sebagai Alat Penyelenggaraan
Bacaan penurunan tekanan garis dasar apabila bersih adalah penting untuk perbandingan. Tanpa itu, peningkatan secara beransur-ansur tidak dapat dibezakan daripada operasi biasa. Adalah disyorkan bahawa selepas pentauliahan atau selepas setiap pembersihan, kejatuhan tekanan sisi shell-pada kadar aliran reka bentuk direkodkan dan disimpan dalam fail penyelenggaraan. Kemudian, pemeriksaan bulanan mudah (cth, menggunakan tolok tekanan sedia ada atau pemancar tekanan pembezaan) memberikan amaran awal.
Peningkatan sebanyak 20–30% di atas garis dasar merupakan isyarat jelas bahawa pembersihan harus dijadualkan semasa masa henti yang dirancang seterusnya. Menunggu sehingga penurunan tekanan meningkat dua kali ganda atau tiga kali ganda berisiko mengalami peronggaan pam, kebuluran aliran, dan potensi kerosakan berkas tiub daripada halaju aliran yang terlalu tinggi dalam celah terbuka yang tinggal.
Kesimpulan
Cangkang-kotoran sisi ialah punca biasa penurunan tekanan menjalar dalam penukar haba PTFE, walaupun apabila tiub itu sendiri kekal bersih dengan sempurna. Zarah, sisa terpolimer atau lendir biologi terkumpul di bahagian luar tiub dan pada penyekat, menyempitkan laluan aliran dan meningkatkan halaju-dan oleh itu penurunan tekanan-mengikut undang-undang kuasa dua. Memantau arah aliran ini terhadap garis dasar membolehkan pembersihan dijadualkan sebelum ia menjadi kritikal. Pembersihan kimia (dengan asid, pelarut atau biosid) menyelesaikan kebanyakan mendapan di situ, manakala kekotoran degil mungkin memerlukan penyingkiran berkas dalam reka bentuk-kepala atau tiub U-apung. Kedua-dua belah penukar haba perlu bersih untuk berfungsi dengan baik; bahagian cangkerang, selalunya tidak kelihatan, patut diberi perhatian yang sama seperti bahagian tiub. Dengan mengiktiraf simptom penurunan tekanan sisi-kerang yang meningkat walaupun tiub bersih, jurutera boleh mengelakkan usaha pembersihan tiub yang salah hala dan menangani punca sebenar dengan cekap.
