Masalah Normalisasi Kos
Perbandingan kos penukar haba biasanya menggunakan jumlah kos terpasang dibahagikan dengan duti reka bentuk-dolar setiap kilowatt. Metrik ini menangkap modal permulaan tetapi mengaburkan kesan hayat perkhidmatan dan keperluan penyelenggaraan yang berbeza. Metrik yang lebih mendedahkan untuk membuat keputusan-jangka panjang-adalah jumlah kos setiap meter persegi permukaan pemindahan haba setiap tahun hayat perkhidmatan.
Metrik ternormal ini menyumbang untuk: kos peralatan awal yang dilunaskan sepanjang hayat perkhidmatan sebenar; kekerapan penggantian dan kos pemasangan yang berkaitan; buruh penyelenggaraan, bahan kimia dan masa henti; dan kos elaun kakisan-ketebalan dinding yang tidak memberikan nilai pemindahan haba tetapi mesti dibeli.
Keluli tahan karat super dupleks (UNS S32750, 2507) digunakan secara meluas dalam larut lesap hidrometalurgi klorida-kaya kerana kandungan kromium, molibdenum dan nitrogennya yang tinggi memberikan rintangan pitting yang unggul berbanding gred austenit standard. PTFE kebal terhadap pitting klorida dengan sifat kimianya. Perbandingan-setiap-persegi-meter-setiap-tahun menentukan bahan yang memberikan kos jangka panjang-yang lebih rendah.
Pemacu Hayat Perkhidmatan
Keluli tahan karat super dupleks menahan lubang klorida melalui filem pasif yang diperkaya dengan kromium dan molibdenum. Nombor bersamaan rintangan pitting (PREN) untuk 2507 ialah 40-43, antara keluli tahan karat yang tertinggi. Dalam larutan klorida neutral pada suhu ambien, pitting tidak berlaku. Dalam larutan larut lesap klorida berasid panas-biasa bagi operasi larut lesap nikel laterit atau timbunan kuprum-ambang PREN telah melebihi.
Pada 70-80 darjah dalam larutan yang mengandungi 10,000-50,000 ppm klorida pada pH 1-3, keluli tahan karat super dupleks menghakis pada 0.05-0.15 mm/tahun dengan pitting setempat ditindih pada kadar umum. Tiub penukar haba dengan ketebalan dinding 1.5mm mempunyai jangka hayat perkhidmatan 5-10 tahun sebelum pitting menembusi dinding, dengan ketidakpastian yang ketara.
PTFE tidak mempunyai mekanisme kakisan klorida. Hayat perkhidmatan ditentukan oleh rayapan di bawah tekanan wap pada suhu operasi. Untuk PTFE yang diubah suai pada 140 darjah, hayat perkhidmatan melebihi 15 tahun. Tiada serangan setempat, tiada pitting, dan tiada sensitiviti kepada kepekatan klorida atau pH.
Jadual 1: Kos Normal setiap Meter Persegi setahun (5m² Penukar Haba, Analisis 10 Tahun, Larutan Lesap Klorida pada 80 darjah , pH 2, 30,000 ppm Cl⁻)
| Elemen Kos | Super Dupleks 2507 | PTFE |
|---|---|---|
| Kos pemasangan awal setiap m² | $1,800-2,500 | $1,400-2,000 |
| Jangka hayat perkhidmatan (tahun) | 5-8 (bergantung kepada pitting) | 15+ |
| Penggantian lebih 10 tahun | 1 (pada tahun 5-8) | 0 |
| Kos penggantian (peralatan + pemasangan) | $1,800-2,500/m² | $0 |
| Penyelenggaraan tahunan per m² (pemeriksaan, pembersihan) | $120-200 | $40-80 |
| Kos masa henti bagi setiap peristiwa penggantian (setiap m²) | $300-500 | $0 |
| Jumlah kos 10 tahun setiap m² | $4,500-7,500 | $1,800-2,800 |
| Kos tahunan per m² setahun | $450-750 | $180-280 |
Kos Elaun Kakisan
Penukar haba keluli tahan karat super dupleks untuk perkhidmatan klorida termasuk elaun kakisan-ketebalan dinding tambahan yang dijangka terhakis semasa hayat perkhidmatan. Ketebalan tambahan ini tidak memberikan nilai pemindahan haba tetapi meningkatkan kos bahan dan berat.
Untuk dinding reka bentuk 1.5mm dengan elaun kakisan 0.5mm, 33% daripada bahan super dupleks yang mahal adalah pengorbanan. Dinding tiub PTFE tidak mempunyai elaun kakisan; keseluruhan ketebalan dinding menyumbang kepada pembendungan tekanan sepanjang hayat perkhidmatan.
Elaun kakisan juga merendahkan sedikit pemindahan haba. Dinding yang lebih tebal mempunyai rintangan haba yang lebih tinggi. Tiub super dupleks baharu dengan elaun kakisan mempunyai nilai U-yang lebih rendah berbanding tanpa elaun, memerlukan lebih sedikit luas permukaan untuk tugas yang sama-menaikkan lagi perbezaan kos.
Tugasan Nilai Masa Henti
Perbandingan kos yang dinormalkan adalah sensitif kepada nilai yang diberikan kepada masa henti. Dalam loji hidrometalurgi yang litar larut lesap adalah kesesakan pengeluaran, satu jam masa henti boleh menelan belanja $10,000-50,000 dalam pengeluaran logam yang hilang. Kos kegagalan penukar haba yang menghentikan litar larut lesap selama 12-24 jam mengurangkan kos penggantian peralatan.
Penghapusan PTFE kegagalan pitting yang tidak dirancang menghapuskan kos masa henti ini daripada persamaan. Kelebihan kos normal PTFE meningkat apabila nilai masa operasi pengeluaran meningkat.
Ringkasan
Penukar haba PTFE memberikan kos yang lebih rendah bagi setiap meter persegi setahun berbanding keluli tahan karat super dupleks dalam-penyelesaian larut lesap kaya-klorida biasanya $180-280 berbanding $450-750 tahunan. Perbezaan timbul daripada hayat perkhidmatan PTFE yang lebih lama, penghapusan peristiwa penggantian, keperluan penyelenggaraan yang lebih rendah, dan ketiadaan elaun kakisan korban.
Kelebihan kos ternormal diperkuatkan dalam operasi kos-masa henti-yang tinggi di mana penghapusan kegagalan pitting tidak dirancang telah melebihi nilai ekonomi. Keluli tahan karat super dupleks berfungsi di mana had suhu atau tekanan PTFE melebihi; dalam sampul PTFE, ia adalah-pilihan kos yang lebih rendah.
Analisis kejuruteraan untuk perbandingan kos perkhidmatan klorida tersedia selepas penyerahan kimia penyelesaian, suhu operasi, data hayat perkhidmatan penukar semasa, rekod kos penyelenggaraan dan anggaran kos masa henti.
