Jak wykryć i złagodzić przepływ-indukowane wibracje rurki w pionowym wymienniku PTFE?

Dźwięk rurek PTFE tańczących na płytach nośnych to głęboki, rezonansowy szum pochodzący z wysokiego pionowego wymiennika ciepła i powolny wzrost spadku ciśnienia-po stronie płaszcza. Wibracje to nie tylko hałas, to długi, trwały proces powstawania freonu i zużycia, który może spowodować przecięcie rury. Wibracje wywołane{{3} przepływem to uznany problem mechaniczny występujący w pionowych wymiennikach PTFE. Jednakże dzięki odpowiedniej diagnostyce i ukierunkowanym łagodzeniu (tj. dodaniu pośrednich wsporników rur i zmianie-położenia dyszy po stronie płaszcza) problem można rozwiązać, zanim nastąpi awaria rury.

Wykrywanie wibracji na pionowym wymienniku z rurką PTFE
Ważne jest, aby wykrycie nastąpiło wcześnie. Rurki PTFE są elastyczne niż rury metalowe, a ich częstotliwość drgań własnych jest naturalnie niska. Poniższe dane pokazują, że mogą występować wibracje wywołane przepływem:

Słyszalne brzęczenie lub dudnienie o niskiej częstotliwości, które zmienia się w zależności od natężenia przepływu.

Spadek ciśnienia po stronie-powłoki nieoczekiwanie wzrasta (zablokowanie kanałów przepływowych w wyniku odłamków ciernych lub deformacja rury)

Wizualne dowody podczas badania - wypolerowane obszary, nacięcia lub przerzedzenia na rurach w otworach płyty nośnej; biały proszek (odpady zużycia PTFE) na dnie skorupy.

Większy wyciek rur na połączeniach-z-rurą generowany przez cykliczne obciążenia zginające.

Jeśli podejrzewa się wibracje, prosty stetoskop lub pomiar akcelerometru na obudowie w pobliżu dyszy wlotowej zidentyfikuje dominującą częstotliwość. Należy obliczyć częstotliwość drgań własnych najdłuższego niepodpartego przęsła rury i porównać ją z częstotliwością wirów przepływu po stronie płaszcza.

Fizyka wibracji wywołanych przepływem w powłoce pionowej
Płyn po stronie płaszcza, często żrąca ciecz lub gaz, wpływa do pionowego wymiennika PTFE przez dyszę wlotową. Dwie typowe metody wzbudzania to

Oddzielanie wirów - Gdy płyn przepływa przez każdą rurkę PTFE, w dole strumienia generowane są naprzemienne wiry, zapewniające zmienne siły nośne prostopadłe do kierunku przepływu. Rezonans występuje, gdy częstotliwość wydzielania jest równa częstotliwości wewnętrznej lampy i powstają znaczne oscylacje amplitudy.

Tłumienie turbulentne - Dysza wlotowa ustawiona pod dużym kątem (np. styczna lub z boku-wlotu bez dyfuzora) kieruje strumień o dużej prędkości bezpośrednio na wiązkę rur. Strumień powoduje przypadkowe wahania ciśnienia, które wstrząsają rurami, szczególnie w niepodpartym obszarze u góry na wlocie.

Gravity wants to keep tubes vertical but a lengthy unsupported span of tubes (typically >1,5 do 2 m) jest dość wrażliwy. Ryzyko jest największe tam, gdzie prędkość boczna powłoki jest największa, tuż za dyszą wlotową.

Strategia łagodząca: usztywnienie rur, uspokojenie przepływu
Rozwiązanie polega na dokręceniu rurek i uspokojeniu przepływu. Dwa główne działania naprawcze prowadzone są pojedynczo lub w połączeniu.

1. Zamontuj płyty wsporcze rury pośredniej
Zmniejszając samonośną długość rurek PTFE, zwiększa się sztywność, a częstotliwość drgań własnych staje się znacznie wyższa niż częstotliwość wydzielania wirów. Dodatkowe płyty wsporcze są dodawane pomiędzy istniejącymi górnymi i dolnymi arkuszami rurowymi w wymienniku pionowym.

Ważne kryteria projektowe dla dodatkowych płyt wsporczych:

Materiał – płyty metalowe-powlekane PTFE lub pokryte fluoropolimerem-lub płyty metalowe z litego PTFE o wystarczającej grubości, aby uniknąć zginania.

Luz otworu - Otwory powinny być o 0,5–1,0 mm większe niż średnica zewnętrzna rury Zbyt ciasne: zaciśnięcie rury, zużycie; zbyt luźno: zbyt duży ruch boczny.

Wyrównanie - Wszystkie płyty nośne muszą być dokładnie dopasowane do arkuszy rurowych, tak aby rury nie uległy wygięciu podczas montażu. Zalecane jest ustawienie laserowe lub precyzyjne przyrządy.

Liczba i odstępy – Maksymalna rozpiętość niepodparta powinna zostać zmniejszona do punktu, w którym częstotliwość drgań własnych rury przekracza najwyższą przewidywaną częstotliwość wydzielania wirów. Typowe rurki PTFE (OD 6-12 mm) są bezpieczne dla prędkości wody po stronie płaszcza do 1,5 m/s, jeśli rozpiętość wynosi 300-500 mm.

Dodanie płyt wsporczych do istniejącego wymiennika obejmuje usunięcie wiązki rur, wywiercenie lub przyspawanie prętów montażowych płyty wsporczej, a następnie ostrożny-ponowny montaż. To duża i prosta modernizacja.

2. Zmień orientację dyszy od strony płaszcza i zapewnij płytę uderzeniową
Wlot boczny-skorupy jest częstą przyczyną wibracji. Dysza styczna wytwarza wirowy przepływ, który przebiega przez całą długość płaszcza. Źle ustawiona dysza promieniowa (np. skierowana prosto na wiązkę rur) wytwarza strumień-o dużej prędkości, który uderza w górne rury.

Środki łagodzące:

Zmień dyszę wlotową ze stycznej na promieniową, tak aby przepływ był skierowany równolegle do arkuszy rurowych lub do ściany płaszcza, a nie do wiązki.

Zamontować płytę uderzeniową (dyfuzor lub rozdzielacz przepływu) bezpośrednio w płaszczu naprzeciwko króćca wlotowego. Płyta to płaska lub zakrzywiona blacha, zazwyczaj pokryta-PTFE, która przerywa strumień i równomiernie rozprowadza przepływ w przekroju poprzecznym-powłoki.

Umieść perforowaną przegrodę na wejściu lub w jego pobliżu, aby obniżyć prędkość, zanim zetknie się ona z wiązką rurek.

Modyfikacje te zmniejszają maksymalną prędkość i usuwają składową wirową, tak że zarówno amplituda drgań, jak i wydzielania wirów jest znacznie zmniejszona.

Uwagi dotyczące dokładności technicznej
Częstotliwość drgań własnych rury powinna być znacznie wyższa niż częstotliwość wydzielania wirów. W przypadku rurek PTFE moduł sprężystości jest niski (około 400-500 MPa), więc nawet umiarkowane rozpiętości (1 metr) mogą rezonować przy prędkościach przepływu tak niskich jak 0,5-0,8 m/s. Zaleca się, aby obliczenia były wykonywane przy użyciu równania belki Eulera-Bernoulliego z ustalonymi warunkami końcowymi.

Prędkość jest największa po stronie płaszcza w pobliżu dyszy wlotowej. Strefa ta jest strefą kluczową dla wyzwalacza wibracji. Dlatego też płyty wsporcze powinny być umiejscowione bliżej siebie w górnej części wymiennika, a nawiewnik musi być odpowiednio zaplanowany.

Praktyczna inspekcja terenowa istniejących jednostek
Po wezwaniu do miejsca na wibrującym pionowym wymienniku PTFE wykonywane są następujące czynności:

Zmierz amplitudę i częstotliwość drgań na różnych wysokościach za pomocą akcelerometru.

Ustawić prędkość krytyczną wydzielania wirów na równą częstotliwości drgań własnych rury.

Jeśli wymiennik można otworzyć, sprawdź wiązkę wewnętrzną pod kątem śladów zużycia rur i zużycia otworów w płycie nośnej.

Zaproponuj wymianę – dodaj 2-3 pośrednie płyty wsporcze, a jeśli dysza jest styczna, dodaj płytę uderzeniową. Alternatywnie można zaprojektować przeniesienie dyszy wlotowej od strony płaszcza.

Abstrakcyjny
Wibracje generowane przez przepływ w pionowym wymienniku PTFE to problem mechaniczny, który można rozwiązać, najlepiej na etapie projektowania, zapewniając odpowiednie podparcie rury i dobrze-zaprojektowany-wlot z boku płaszcza. Dodanie pośrednich płyt podtrzymujących rury i-dyfuzującej przepływ płyty uderzeniowej do istniejącej maszyny wibracyjnej może wyciszyć buczenie i uratować rury. Mamy doświadczenie w modernizacji pionowych wymienników PTFE do tłumienia drgań rur w wielu zakładach chemicznych i galwanicznych. Cichy i spokojny pakiet rur to zdrowy pakiet rur. Dzięki odpowiedniej inżynierii możesz przywrócić tę ciszę.