Baypas sızıntısı, dış ortama bir sızıntı değil, tüp demetinin içinden geçmek yerine etrafından akan dahili bir kısayol-kabuk-yan sıvısıdır. Bu dahili bypass, ısı transferi yüzey alanını boşa harcar ve eşanjörün etkinliğini azaltır, ancak dışarıdan görünmez kalır. Yollarını ve nedenlerini anlamakbypass sızıntısı PTFE ısı eşanjörüPerformans kaybını teşhis etmek ve etkili onarımları planlamak için sorunlar önemlidir. Bu kılavuzda yaygın sızıntı yolları, nedenleri ve termal performansı geri getiren düzeltici eylemler açıklanmaktadır.
Bypass Sızıntısı Nedir ve Neden Önemlidir?
Bir kabuk-ve-borulu ısı eşanjöründe, kabuk-yanındaki sıvının, saptırma plakaları tarafından yönlendirilerek boru demeti boyunca akması amaçlanır. Baypas sızıntısı, sıvının bir kısmı daha kısa, daha düşük dirençli bir yol izleyerek tüplerle temastan kaçındığında- meydana gelir. Sıvı, çok az sıcaklık değişimiyle veya hiç sıcaklık değişimi olmadan eşanjörden çıkar ve genel ısı transfer oranını azaltır.
Halihazırda metal ünitelere göre daha düşük ısı iletkenliğine sahip olan PTFE ısı eşanjörleri için baypas sızıntısı özellikle zarar vericidir. %20'lik bir bypass akışı, efektif ısı transfer katsayısını %25-35 oranında azaltabilir çünkü bypass edilen akışkan ısı alışverişine katılmaz. Sorun dahilidir ve harici görsel inceleme veya basınç testiyle-yalnızca termal performans izleme veya dahili inceleme yoluyla tespit edilemez.
PTFE Isı Eşanjörlerinde Birincil Bypass Sızıntı Yolları
Üç farklı yol, kabuk tarafındaki sıvının-tüp demetini atlamasına olanak tanır.
1. Paket-Kabuğa-Giriş (Halka Şeklinde Baypas)
En dıştaki tüpler ile kabuğun iç duvarı arasında her zaman bir boşluk vardır. Bu halka şeklindeki boşluk, tüp demetinin takılıp çıkarılmasına olanak sağlamak için gereklidir. İyi tasarlanmış bir eşanjörde, akışı engellemek için bu boşluğa sızdırmazlık şeritleri (baypas contaları da denir) veya boş tüpler yerleştirilir. Sızdırmazlık şeritleri tipik olarak düz metal çubuklar veya saptırma plakalarına tutturulmuş, kabuk duvarına temas edecek şekilde dışarı doğru uzanan PTFE-dolgulu şeritlerdir.
Sızdırmazlık şeritleri eksik, aşınmış veya kırılmışsa, kabuk tarafındaki sıvı-boru demetini geçmeden halka şeklindeki boşluktan serbestçe akar. Bu en önemli bypass yoludur.
2. Kabuğu-Bölme- Açıklığı
Bölmeler kabuğun içine tam olarak oturmaz. Montaja ve termal genleşmeye izin vermek için küçük bir boşluk (tipik olarak 1-3 mm) mevcuttur. Sıvı, her bir bölmenin kenarlarından, özellikle de bölme kesiminin bulunduğu üst ve alt kısımdan sızabilir. Yeni eşanjörlerde bu sızıntı küçüktür (toplam akışın %2-5'i). Bununla birlikte, bölmeler hasar görürse-bükülürse, paslanırsa veya aşınırsa-açıklık artar ve baypas akışı önemli ölçüde artar.
PTFE ısı eşanjörü saptırma plakalarındaki hasar, su darbesinden (buhar çekici), kabuk tarafındaki sıvıda taşınan yabancı nesnelerden- veya metal bölme bileşenlerinin korozyonundan kaynaklanabilir (PTFE tüplerin kendisi korozyona uğramaz, ancak metal saptırma plakaları ve destek plakaları paslanabilir).
3. Borudan-Bölmeye- Açıklık
Her bir PTFE tüpü, her bir bölmedeki bir delikten geçer. Esnek PTFE borunun hareket etmesine izin vermek ve termal genleşme sırasında yapışmayı önlemek için 0,2–0,5 mm'lik bir açıklık gereklidir. Sıvı bu küçük halka şeklindeki boşluklardan sızabilir. Çoğu tasarımda, borudan-saptırma plakasına-sızıntı nispeten küçük bir etkendir (tipik olarak<5% of total bypass) because the pressure drop across each baffle drives flow through the many tube holes, but the cumulative effect can be noticeable in exchangers with many baffles and low-viscosity fluids.
PTFE Eşanjörlerde Bypass Sızıntısının Nedenleri
İç denetim sıklıkla aşağıdaki koşullardan bir veya daha fazlasını ortaya çıkarır:
Eksik veya Aşınmış Sızdırmazlık Şeritleri
Sızdırmazlık şeritleri bölmelere vidalar, klipsler veya kaynakla tutturulur. Zamanla vidalar gevşeyebilir, klipsler kırılabilir veya şeritlerin kendisi paslanabilir veya aşınabilir. Sahada-onarılan bazı demetlerde, sızdırmazlık şeritleri yeniden tüpleme sonrasında yeniden takılmamış olabilir. Yaygın bir bulgu, sızdırmazlık şeritlerinin yalnızca birkaç saptırma plakasında mevcut olması veya hiç bulunmamasıdır.
Hasarlı Bölmeler
Bölmeler aşağıdakilerden dolayı hasar görebilir:
Buhar çekici– Tekrarlanan şok dalgaları, özellikle tüp deliklerinin yakınındaki metal perdeleri bükebilir veya çatlatabilir.
Korozyon– Korozyona maruz kalan çelik saptırma plakaları (PTFE borularla bile) incelip şeklini kaybedebilir.
Mekanik etki– Paketin takılması veya çıkarılması sırasında bölmeler düzgün hizalanmadığı takdirde bükülebilir.
Bükülmüş bir saptırma plakası artık kabuğa sıkı bir şekilde oturmuyor ve bu da büyük bir boşluk yaratıyor. Çatlak bir saptırma plakasının akışa izin veren eksik bölümleri olabilir.
Orijinal Tasarımdan Büyük Boy Kabuk Açıklığı
Bazı düşük-maliyetli PTFE ısı eşanjörleri, üretimi basitleştirmek için paketten{-kabuğa aşırı yüksek boşluklarla üretilmiştir. 10 mm veya daha fazla boşluk mevcut olabilir ve sızdırmazlık şeritleri ya çıkarılmış ya da gereğinden küçük boyutlandırılmıştır. Bu gibi durumlarda baypas kaçağı tasarımın doğasında vardır ve büyük bir değişiklik yapılmadan tamamen düzeltilemez.
Eşanjörü Açmadan Bypass Sızıntısının Teşhisi
Aşağıdaki durumlarda bypass sızıntısından şüphelenilir:
Ölçülen ısı transfer hızı (giriş/çıkış sıcaklıkları ve akış hızlarından hesaplanmıştır), tüplerin temiz olmasına ve harici sızıntı olmamasına rağmen tasarım değerinden önemli ölçüde düşüktür.
Kabuk-yanındaki basınç düşüşü, aynı akış hızı için geçmiş değerlerden daha düşüktür. Basınç düşüşünün azalması, sıvının daha düşük bir-direnç yolu (baypas) izlediğini gösterir.
Kabuk-yan sıvısının (ΔT) sıcaklık değişimi beklenenden daha küçükken, tüp-yan çıkış sıcaklığı da hedefin dışında.
Öncelikle düşük performansın diğer nedenlerini ortadan kaldırmak önemlidir: kirlenme, sıkışan-yoğuşmayan maddeler veya azalan akış hızları. Bunlar ortadan kaldırılırsa, muhtemelen suçlu bypass sızıntısıdır.
Baypas Sızıntısı için Düzeltici Eylemler
Uygun onarım, tüp demetinin ciddiyetine ve erişilebilirliğine bağlıdır.
1. Sızdırmazlık Şeritlerinin Değiştirilmesi (En Yaygın Düzeltme)
Çıkarılabilir boru demetlerine sahip eşanjörler için sızdırmazlık şeritleri planlı bir kesinti sırasında takılabilir veya değiştirilebilir. Prosedür:
Kabuk kapağı çıkarılır ve tüp demeti geri çekilir.
Defterler kontrol ediliyor. Mevcut sızdırmazlık şeridi olukları kir ve korozyondan arındırılır.
Yeni sızdırmazlık şeritleri (tipik olarak PTFE-emprenye edilmiş kumaş, metal yaylı şeritler veya katı PTFE çubuklar) uygun uzunlukta kesilir ve her bir bölme üzerindeki oyuklara yerleştirilir. Şeritler, hafif bir geçmeli geçmeyle (0,2-0,5 mm sıkıştırma) kabuğun iç duvarına temas edecek şekilde dışarı doğru uzanmalıdır.
Şeritler vidalarla veya bölme kenarları (metal şeritler için) dövülerek sabitlenir. Bazı tasarımlarda şeritler, kabuğun saptırma plakasına uyguladığı basınçla tutulur.
Paket yeniden kurulur ve değiştirici test edilir.
Bu onarım, bölmelerin kendisi hasarsızsa genellikle kayıp performansın %90-100'ünü geri yükler.
2. Bölmenin Onarımı veya Değiştirilmesi
Eğer saptırma plakaları bükülmüş, çatlamış veya aşınmışsa, sızdırmazlık şeritleri tek başına bypass'ı onaramaz. Hasarlı saptırma plakaları onarılmalı veya değiştirilmelidir. PTFE ısı eşanjörleri için saptırma plakaları genellikle metaldir (paslanmaz çelik veya karbon çeliği) ve şunlar olabilir:
Düzeltildi– Küçük bükümler hidrolik preste düz olarak preslenebilir.
Kaynaklı– Çatlaklar kaynaklanmış ve düzgün bir şekilde taşlanmıştır. Bölmenin bozulmamasına dikkat edilir.
Değiştirildi– Ağır hasar görmüş saptırma plakaları demetten kesilir ve PTFE tüplerine yeni saptırma plakaları takılır. Bu, genellikle tam bir yeniden boru takma işlemi sırasında gerçekleştirilen, emek-yoğun bir işlemdir.
Bölme onarımından sonra yeni sızdırmazlık şeritleri takılır.
3. Kabuk- Yan Akış Ayarlaması (Geçici Azaltma)
Derhal sökmenin mümkün olmadığı durumlarda, çalıştırma ayarlamaları baypas sızıntısını kısmen telafi edebilir. Kabuk-yan akış hızının arttırılması, hem tüp demeti hem de baypas boşlukları boyunca hızı artırır. Basınç düşüşü hızın karesiyle arttığından, daha yüksek bir akış hızı, tüplerden geçen sıvının oranını artırabilir. Ancak bu, temel nedeni ortadan kaldırmaz ve pompalama enerjisini artırır. Yalnızca geçici bir önlem olarak kabul edilir.
4. Ciddi Tasfiye Sorunları için Yeniden Tasarım
Doğası gereği büyük boyutlu kabuk açıklığına sahip eşanjörlerde (kötü orijinal tasarım), daha kalın sızdırmazlık şeritleriyle donatma veya halka şeklindeki boşluğa boş tüpler yerleştirme denenebilir. Sahte tüpler, en dıştaki tüp deliklerine yerleştirilen, ancak içlerinden sıvı akmayacak şekilde tüp levha uçlarından kapatılan kısa uzunluktaki PTFE tüpleridir. Yer kaplıyorlar ve bypass'ı engelliyorlar. Bu yaklaşım, bölmelerde ve boru levhalarında ek deliklerin açılmasını gerektirir ve genellikle uzman bir tamir atölyesi tarafından yapılır.
Kesit-Diyagram Açıklaması (Metin Gösterimi)
Aşağıdaki açıklama, tipik bir PTFE kabuk-ve-borulu ısı eşanjöründeki baypas yollarını, enine kesitte-göründüğü şekilde göstermektedir:
Dış daire kabuğun iç duvarını temsil eder.
İçeride, küçük dairelerden oluşan dairesel bir dizi PTFE tüplerini temsil ediyor.
En dıştaki boru daireleri ile kabuğun iç duvarı arasındaki boşluk, demet--kabuğa-açıklıktır (dairesel bypass yolu). İyi- tasarlanmış bir eşanjörde, sızdırmazlık şeritleri (bölmeye tutturulmuş küçük dikdörtgenler olarak tasvir edilmiştir) bu boşluğa doğru çıkıntı yapar ve neredeyse kabuk duvarına temas eder.
Bir bölme, üstte ve altta kesikler (bölme penceresi) ile kabuğun iç kısmını kesen yatay bir çizgi olarak gösterilir. Bölme kenarları etrafından-bölme içinden-kabuk açıklığına-akan sıvı, bölme ucu ile kabuk duvarı arasından geçen oklar olarak gösterilmektedir.
Tek tek tüpler ile bölme arasındaki küçük oklar, borudan-bölme plakasına-sızıntıyı temsil eder.
Sızdırmazlık şeritleri halka şeklindeki bypass'ı bloke eder. Eksik olduğunda, büyük oklar halka şeklindeki boşluktan engelsiz akışı gösterir.
Bypass Sızıntısının Önlenmesi
Baypas kaçağı en iyi şekilde tasarım ve ilk montaj sırasında önlenir:
TEMA sınıfı R veya B yapısını belirtin– Bu standartlar maksimum açıklıkları tanımlar ve belirli bir boyutun üzerindeki kabuk çapları için sızdırmazlık şeritleri gerektirir.
Çift sızdırmazlık şeritleri kullanın– Bölme başına iki sıra sızdırmazlık şeridi fazlalık sağlar.
Yeniden boru takma sırasında sızdırmazlık şeritlerini inceleyin– Eksik veya hasarlı şeritler yeniden monte edilmeden önce değiştirilir.
Su darbesinden kaçının– İlgili kılavuzlarda tartışıldığı gibi buhar çekici, bölmelere zarar verir ve sızdırmazlık şeridi bağlantılarını gevşetir.
Periyodik bir iç denetim (her 3-5 yılda bir), sızdırmazlık şeritlerinin sıkılığının ve saptırma plakalarının durumunun kontrol edilmesini içermelidir. Baypas sızıntısından daha önce şüpheleniliyorsa, bilinen bir akış hızında bir basınç düşüşü testi temel verilerle karşılaştırılabilir.
Çözüm
Baypas kaçağı, PTFE ısı eşanjörünün performansını sessizce düşüren bir tasarım ve bakım sorunudur. Birincil yollar, paketten-mermiye-açıklık (halka şeklinde geçiş) ve saptırmadan-mermiye-açıklıktır. Eksik veya aşınmış sızdırmazlık şeritleri ve hasarlı saptırma plakaları en yaygın nedenlerdir. İç denetim sıklıkla bu sorunları ortaya çıkarır. Düzeltici eylemler arasında sızdırmazlık şeritlerinin değiştirilmesi, hasarlı saptırma plakalarının onarılması veya değiştirilmesi ve geçici bir önlem olarak kabuk{8}}yan akışının arttırılması yer alır. Ciddi boşluk sorunları için yapay tüpler veya yeniden tasarım gerekli olabilir. Abypass sızıntısı PTFE ısı eşanjörüsorun ısı transferini %10-30 oranında azaltabilir ancak çoğu durum planlı bir kesinti sırasında tamamen düzeltilebilir. Yeterli sızdırmazlık şeritleri ve periyodik iç denetim ile doğru imalat, termal verimliliği korur ve servis ömrünü uzatır.
