Meter Stim Hanyut
Seorang pengurus kedai penyaduran melihat bil gas asli menjalar ke atas setiap suku tahun. Jumlah pengeluaran adalah stabil. Suhu mandi tidak berubah. Keluaran dandang stim semakin meningkat. Stim tambahan tidak memanaskan lebih banyak cecair proses. Ia mengimbangi pemindahan haba yang terdegradasi merentasi permukaan penukar haba yang berskala dan menghakis.
Penukar haba logam yang bersih memindahkan haba dengan cekap. Selepas satu bulan perkhidmatan dalam air keras atau mandi bersisik, kecekapannya mula merosot. Selepas enam bulan, penggunaan wap telah meningkat 20-30% untuk tugas pemanasan yang sama. Selepas dua belas bulan, gegelung mungkin memerlukan penggantian atau penyahkelan yang agresif, dengan kitaran berulang.
Penukar haba PTFE dalam perkhidmatan yang sama bermula dengan kecekapan awal yang lebih rendah disebabkan oleh kekonduksian terma yang lebih rendah. Tetapi kecekapannya kekal stabil. Selepas dua belas bulan, gegelung PTFE menggunakan kurang stim berbanding gegelung logam berskala, walaupun kelebihan haba awal logam. Jurang kecekapan tenaga telah bertukar.
Keluk Pertumbuhan Rintangan Fouling
Rintangan fouling ialah rintangan haba yang ditambah oleh deposit skala pada permukaan pemindahan haba. Ia berkembang dari masa ke masa apabila skala terkumpul. Kadar pertumbuhan rintangan fouling bergantung pada bahan permukaan, kimia bendalir, suhu, dan halaju.
Pada keluli tahan karat, rintangan fouling tumbuh dengan cepat. Permukaan oksida logam tenaga tinggi-menarik dan mengikat skala-mendakan. Kekasaran permukaan daripada kakisan mewujudkan tapak saling mengunci mekanikal. Dalam masa 3 bulan, rintangan fouling menambah 0.0005-0.0010 m²·K/W rintangan haba. Dalam masa 12 bulan, ia menambah 0.0015-0.0030 m²·K/W.
Pada PTFE, rintangan fouling tumbuh dengan perlahan. Permukaan fluoropolimer tenaga-rendah menahan lekatan skala. Permukaan licin menyediakan beberapa tapak saling mengunci mekanikal. Dalam tempoh 12 bulan, rintangan fouling menambah hanya 0.0002-0.0005 m²·K/Wa pecahan penalti fouling logam.
Pekali pemindahan haba keseluruhan untuk gegelung keluli tahan karat yang bersih adalah lebih kurang 800 W/m²·K. Selepas 12 bulan penskalaan, ia menurun kepada 250-350 W/m²·Ka pengurangan 55-70%.
Pekali pemindahan haba keseluruhan untuk gegelung PTFE bersih adalah lebih kurang 280 W/m²·K. Selepas 12 bulan, ia menurun kepada 240-260 W/m²·K-an pengurangan 8-15%.
Jadual 1: Perbandingan Kecekapan Tenaga Sepanjang 12 Bulan (Bertugas 50 kW, Keadaan Skala Sederhana)
| Tempoh Masa | Gegelung Logam U-Nilai (W/m²·K) | Nilai U-Gegelung PTFE (W/m²·K) | Penggunaan Stim Logam (kg/j) | Penggunaan Stim PTFE (kg/j) | Jurang Kecekapan |
|---|---|---|---|---|---|
| Bulan 1 (bersih) | 800 | 280 | 78 | 82 | +5% (kelebihan logam) |
| Bulan 3 | 550 | 270 | 82 | 83 | +1% (hampir pariti) |
| Bulan 6 | 380 | 255 | 86 | 83 | -3% (kelebihan PTFE) |
| Bulan 9 | 320 | 248 | 89 | 84 | -6% (kelebihan PTFE) |
| Bulan 12 | 290 | 240 | 91 | 85 | -7% (kelebihan PTFE) |
| Bulan 12 (selepas penyahkerak logam) | 800 | 240 | 78 | 85 | +9% (kelebihan logam sementara) |
Penggunaan wap dikira pada 3 barg stim tepu. Mengandaikan duti haba malar dan LMTD. Penyahkekal gegelung logam mengembalikan kecekapan tetapi kitaran berulang.
Kesan Kos Bahan Api Tahunan
Perbezaan penggunaan wap terkumpul diterjemahkan terus kepada kos bahan api. Dandang yang menghasilkan stim pada kecekapan 80% daripada gas asli pada $5 per juta BTU menggunakan lebih kurang $0.03 setiap kg stim.
Untuk gegelung logam, purata penggunaan wap selama 12 bulan (termasuk peristiwa penyahkerak pada bulan ke-6) adalah lebih kurang 84 kg/j. Untuk gegelung PTFE, penggunaan purata adalah lebih kurang 83 kg/j. Perbezaan tahunan adalah kecil jika gegelung logam dinyah kerak dengan kerap.
Perbezaan menjadi ketara apabila penyahkulitan ditangguhkan atau tidak lengkap. Kemudahan yang beroperasi dengan sumber penyelenggaraan yang dikurangkan boleh menjalankan gegelung logam selama 12 bulan penuh tanpa penyahkekal. Dalam senario realistik ini, gegelung logam menggunakan purata 85 kg/j, manakala PTFE menggunakan 83 kg/j. Lebih 6,000 waktu operasi, perbezaan 2 kg/j berjumlah 12,000 kg stim tambahan-kira-kira $360 dalam kos bahan api setiap gegelung setahun.
Perbezaan-gegelung tunggal ini berganda merentas berbilang tangki. Sebuah kemudahan dengan 20 tangki yang dipanaskan mengalami kira-kira $7,200 dalam kos bahan api tahunan tambahan daripada gegelung logam berskala berbanding gegelung PTFE yang stabil, tidak termasuk kos pembersihan kerak bahan kimia, buruh dan masa henti.
Ringkasan
Jurang kecekapan tenaga sebenar antara penukar haba PTFE bersih dan permukaan logam berskala melebar secara progresif sepanjang kitaran operasi 12 bulan. Gegelung logam bermula dengan kecekapan yang lebih tinggi tetapi kehilangan 55-70% pekali pemindahan haba mereka kepada fouling. Gegelung PTFE bermula lebih rendah tetapi kehilangan hanya 8-15%, mencapai kecekapan unggul selepas kira-kira 4-6 bulan operasi berterusan.
Impak kos bahan api terkumpul, walaupun sederhana bagi setiap gegelung, menjadi ketara di beberapa tangki. Kesan kewangan yang lebih besar ialah kos penyahscalan yang diperlukan untuk memulihkan kecekapan gegelung logam-kos yang dihapuskan oleh PTFE sepenuhnya.
Analisis kejuruteraan untuk perbandingan kecekapan tenaga dalam keadaan penskalaan tertentu tersedia selepas penyerahan data kualiti air, kekerapan penyahscalan semasa, kos wap dan pengukuran prestasi penukar haba.
