Pemandu Kos Berbasikal Terma
Sistem pemanasan reaktor kimia berkitar dari 25 darjah kepada 150 darjah dan kembali dua kali sehari-730 kitaran haba penuh setahun. Setiap kitaran menekankan bahan penukar haba melalui pengembangan haba berbeza antara permukaan pemindahan haba dan substrat struktur.
Penukar haba keluli bergaris kaca -dibina dengan menggabungkan lapisan kaca borosilikat kepada cangkerang keluli pada kira-kira 850 darjah . Kaca dan keluli mempunyai pekali pengembangan terma yang berbeza: kaca pada 3-6 × 10⁻⁶/ darjah , keluli pada 12-15 × 10⁻⁶/ darjah . Perbezaan 2-4× bermakna semasa setiap kitaran haba, kaca dan keluli mengembang dan mengecut pada kadar yang berbeza. Tegasan ricih berkembang pada antara muka keluli kaca.
Penukar haba PTFE tidak mempunyai antara muka. Dinding tiub adalah fluoropolimer homogen. Pengembangan terma ditampung oleh ubah bentuk elastik keseluruhan ketebalan dinding. Tiada tekanan pembezaan berkembang. Implikasi kos penyelenggaraan perbezaan asas ini adalah besar sepanjang hayat peralatan yang diukur dalam beberapa dekad.
Mod Kegagalan Kaca Spalling
Di bawah kitaran terma berulang, tegasan ricih terkumpul pada antara muka keluli-kaca menyebabkan kerosakan progresif. Retakan mikro-bermula pada kecacatan mikroskopik dalam-buih kaca, kemasukan atau tompok nipis daripada fabrikasi asal. Setiap kitaran haba memanjangkan sedikit retakan.
Akhirnya, retakan bersambung dan sekeping kaca terpisah dari substrat keluli. Ini adalah spalling. Kawasan spalled mendedahkan keluli terdedah kepada bahan kimia proses. Dalam perkhidmatan asid, keluli terhakis dengan cepat. Produk kakisan mungkin mencemarkan proses tersebut. Kawasan terdedah tumbuh apabila bahan kimia menjejaskan kaca bersebelahan. Penukar haba mesti dikeluarkan dari perkhidmatan untuk kaca semula.
Mengilap semula bukan pembaikan lapangan. Keseluruhan penukar mesti dikeluarkan, dihantar ke kemudahan khusus, dilucutkan baki kaca, dikaca semula, dipecat, diuji dan dikembalikan. Proses ini mengambil masa 4-8 minggu. Pengeluaran hilang untuk tempoh tersebut melainkan penukar ganti tersedia. Kos ganti-yang dibeli, disimpan dan diselenggara-mesti dimasukkan dalam kos kitaran hayat.
Jadual 1: Perbandingan Kos Penyelenggaraan Sepanjang 10 Tahun (730 Kitaran Terma/Tahun, 25-150 darjah )
| Elemen Kos Penyelenggaraan | Kaca-Keluli Bergaris | PTFE |
|---|---|---|
| Jangkaan hayat lapisan kaca di bawah kitaran haba (tahun) | 3-6 | N/A (tiada lapisan) |
| Mengulangi peristiwa selama 10 tahun | 1-3 | 0 |
| Kos kaca semula setiap acara (% peralatan baharu) | 50-80% | N/A |
| Masa hentikan setiap acara cermin mata semula (minggu) | 4-8 | N/A |
| Penukar ganti diperlukan | Ya (untuk mengekalkan pengeluaran semasa kaca semula) | Tidak |
| Kos pemeriksaan tahunan | Sederhana (ujian percikan untuk kecacatan kaca) | Rendah (visual + ketebalan ultrasonik) |
| Keupayaan pembaikan lapangan | Tiada (sebarang kerosakan kaca=pembaikan kilang) | Ya (palam tiub atau penggantian) |
| Membaiki masa henti untuk kerosakan kecil | Minggu (kaca semula kilang) | Jam (pembaikan lapangan) |
| Jumlah kos penyelenggaraan 10 tahun (relatif) | 2-4× kos peralatan awal | 0.1-0.3× kos peralatan awal |
Kelebihan Pembaikan Lapangan
Apabila tiub penukar haba PTFE mengalami kebocoran-biasanya selepas bertahun-tahun perkhidmatan daripada penipisan rayapan-pembaikan dilakukan di lapangan. Tiub yang rosak dikenal pasti melalui ujian tekanan. Ia dipalamkan pada kedua-dua pengepala dengan palam PTFE. Penukar kembali ke perkhidmatan dalam beberapa jam, beroperasi pada kapasiti berkurangan sedikit.
Jika pengurangan kapasiti daripada palam tidak boleh diterima, bahagian tiub atau tiub yang rosak boleh diganti semasa penutupan penyelenggaraan berjadual seterusnya. Penggantian adalah mekanikal: tanggalkan kelengkapan mampatan, keluarkan tiub yang rosak, masukkan tiub baharu,-tork semula kelengkapan. Tiada kemudahan khusus diperlukan. Pembaikan disiapkan oleh kakitangan penyelenggaraan loji menggunakan alat standard.
Kebolehbaikan medan ini menghapuskan keperluan untuk penukar ganti. Ia menghapuskan gangguan pengeluaran 4-8 minggu untuk kaca semula kilang. Ia membolehkan penyelenggaraan dijadualkan dan dikawal dan bukannya ditentukan oleh peristiwa kegagalan kaca.
Kontras Kesederhanaan Pemeriksaan
Keluli bergaris kaca-memerlukan ujian percikan berkala untuk mengesan kecacatan kaca. Kuar voltan tinggi-dilalui ke atas permukaan kaca; percikan api menunjukkan kecacatan yang menembusi keluli. Ujian memerlukan penukar kosong dan kering. Ia mengambil masa-dan hanya mengesan kecacatan yang telah wujud-ia tidak dapat meramalkan bila kecacatan seterusnya akan terbentuk.
Penukar haba PTFE diperiksa dengan pengukuran ketebalan dinding ultrasonik-cepat, tidak-memusnahkan dan boleh dilaksanakan tanpa mengalihkan penukar daripada perkhidmatan. Pengukuran menjejaki perkembangan penipisan rayapan yang perlahan dan boleh diramal. Ketebalan dinding masa depan boleh diunjurkan daripada pengukuran semasa, membolehkan penggantian dirancang bertahun-tahun lebih awal.
Ringkasan
Penukar haba PTFE menawarkan kos penyelenggaraan yang jauh lebih rendah daripada keluli bergaris-kaca dalam perkhidmatan kitar haba kerana PTFE tidak mempunyai lapisan untuk tumpah, tiada antara muka bahan yang berbeza untuk keletihan dan binaan-yang boleh dibaiki medan yang menghapuskan keperluan untuk kaca semula kilang dan penukar ganti. Sepanjang tempoh 10-tahun, kos penyelenggaraan PTFE adalah 0.1-0.3 kali ganda kos peralatan awal, berbanding 2-4 kali ganda untuk keluli bergaris kaca.
Keupayaan untuk membaiki penukar PTFE di lapangan dalam beberapa jam, berbanding minggu yang diperlukan untuk kaca semula kaca, memberikan kelebihan ketersediaan pengeluaran yang selalunya melebihi penjimatan kos penyelenggaraan langsung.
Analisis kejuruteraan untuk pemilihan bahan penukar haba kitar haba tersedia selepas penyerahan julat suhu operasi, kekerapan kitaran, kimia proses, rekod kos penyelenggaraan semasa dan data kos masa henti pengeluaran.
