Jak wybrać powłokę PTFE-i-wymiennik rurowy do próżniowej kondensacji oparów korozyjnych?

Przypomina to chodzenie po linie w celu skroplenia żrących oparów pod próżnią; po stronie płaszcza musi występować niski spadek ciśnienia, aby utrzymać próżnię, ale rury muszą być wystarczająco grube, aby wytrzymać zapadnięcie się pod ciśnieniem zewnętrznym. Wybór wymiennika PTFE do tej funkcji jest próbą zrównoważenia tych przeciwstawnych wymagań. Stabilność mechaniczna i wydajność hydrauliczna to główne aspekty w procesie projektowania zastosowań korozyjnych oparów w wymienniku próżniowym z kondensacją próżniową PTFE.

Kondensacja próżniowa do zastosowań korozyjnych –
Kondensacja próżniowa jest powszechnie stosowana w przetwórstwie chemicznym w celu obniżenia temperatury wrzenia i umożliwienia stopniowego odzyskiwania substancji chemicznych wrażliwych na ciepło lub o wysokiej-temperaturze wrzenia. Zazwyczaj występują tu żrące opary, takie jak kwaśne substancje organiczne, chlorowcowane chemikalia lub reaktywne półprodukty.

W warunkach próżni gęstość pary jest niska, a gradienty ciśnienia minimalne. Powoduje to bardzo czuły system, w którym nawet niewielkie straty ciśnienia mogą zmniejszyć wydajność kondensacji lub zdestabilizować system próżniowy.

Jednocześnie warunki po stronie-rury mogą powodować wywieranie na rurki PTFE ciśnienia zewnętrznego większego niż ciśnienie wewnętrzne, odwracając zwykłą sytuację obciążenia związaną z normalną pracą wymiennika ciepła.

Możliwość zapadnięcia się rurki w warunkach próżni
Ciśnienie zewnętrzne jako mechaniczna kontrola obciążenia
W pracy próżniowej ciśnienie po stronie płaszcza jest znacznie niższe niż po stronie rury. Oznacza to, że ścianka rurki znajduje się pod ciśnieniem zewnętrznym, co oznacza, że ​​jest bardziej podatna na zapadnięcie się, owulację lub wygięcie.

Ciśnienie zapadnięcia się rury jest funkcją średnicy rury, grubości ścianki i wad geometrycznych, takich jak owalność. Większe średnice są podatne na odkształcenia pod wpływem siły zewnętrznej. Cieńsze ścianki nie zapewniają wystarczającej odporności na wyboczenie.

Aby temu przeciwdziałać, rurki PTFE do użytku w odkurzaczach często wymagają grubszych ścianek. Ogólna zasada jest taka, że ​​grubość ścianki powinna wynosić co najmniej 0,8 mm dla rur o średnicy poniżej 12 mm, gdy pracują one w próżni. Zapewnia to margines bezpieczeństwa przed zapadnięciem się i-długotrwałą deformacją związaną z pełzaniem.

Jednakże w określonych projektach można zastosować podpory wewnętrzne lub układy rur o bliższym rozstawie, co zwiększa złożoność i ograniczenia produkcyjne.

Ograniczenia dotyczące spadku ciśnienia-po stronie płaszcza w trybie próżniowym
Konstrukcja hydrauliczna zapewniająca stabilność próżni
Skraplacze próżniowe są bardzo wrażliwe na utratę ciśnienia po stronie płaszcza. Niewielka poprawa rezystancji może mieć duży wpływ na wydajność systemu.

W układach korozyjnych oparów próżniowych z wymiennikiem PTFE, spadek ciśnienia-po stronie płaszcza musi często być utrzymywany w zakresie jednocyfrowym-milibarów, aby nie zakłócać równowagi próżniowej.

W tym celu geometrię boku płaszcza zoptymalizowano tak, aby zminimalizować opory przepływu:

Prędkość pary jest zmniejszona przez duże średnice płaszcza

Zwiększono rozmiar dyszy, co pozwoliło uniknąć ograniczenia wlotu

W konstrukcjach z otwartym przepływem krzyżowym-stosuje się niewiele przegród lub nie stosuje się ich wcale

W stosownych przypadkach można zastosować opadającą warstwę lub układy z czystym przeciwprądem

Każda krawędź przegrody jest źródłem utraty ciśnienia, a w pracy podciśnieniowej nawet niewielkie wartości graniczne mogą ograniczać wydajność.

Kompromisy termiczno-hydrauliczne w skraplaczach próżniowych
Przenikanie ciepła a utrzymanie ciśnienia
W normalnych wymiennikach płaszczowo-rurowych zazwyczaj stosuje się przegrody w celu zwiększenia turbulencji, a tym samym przenoszenia ciepła. W próżni przegrody kondensacyjne są zwykle ograniczone. Nacisk został zmieniony z maksymalizacji turbulencji na utrzymanie niskiego spadku ciśnienia.

Dlatego projekt wymiany ciepła jest bardziej zależny od:

Zwiększona powierzchnia wymiany ciepła

Ulepszona dystrybucja pary

Kontrolowane procesy kondensacji folii

Daje to filozofię projektowania, która radykalnie różni się od atmosferycznej lub ciśnieniowej.

Wytyczne projektowe próżniowych skraplaczy PTFE
Praktyczna metoda selekcji
Wybór skraplacza próżniowego PTFE odbywa się zazwyczaj w sposób zorganizowany:

Grubość ścianki rury została zwiększona, aby wytrzymać załamanie zewnętrzne

Średnica rury była umiarkowana, aby zmniejszyć ryzyko wyboczenia

Ścieżka przepływu po stronie płaszcza zoptymalizowana pod kątem minimalnej blokady

Spadek ciśnienia porównuje się z wartościami granicznymi systemu próżniowego (np. . 50 mbar pracy bezwzględnej).

Dopuszczalny spadek ciśnienia jest bezpośrednio zależny od poziomu podciśnienia roboczego i wymaga ścisłej współpracy pomiędzy grupami projektowymi termicznymi i mechanicznymi.

Wniosek: Stabilność mechaniczna Określa wydajność odkurzacza
Skraplacz próżniowy PTFE to wysoce wyspecjalizowany wymiennik ciepła, w którym w konstrukcji termicznej dominują aspekty mechaniczne i hydrauliczne. Równowaga między odpornością na zapadnięcie się rury a regulacją spadku ciśnienia-po stronie płaszcza jest wymagana dla integralności strukturalnej i wydajności próżni.

Podstawą udanej obróbki próżniowej jest prawidłowo zaprojektowany skraplacz. Grubość materiału, konstrukcja kanału przepływowego i wymagania dotyczące ciśnienia zostały zaprojektowane jako jeden system i są w stanie niezawodnie działać w środowisku korozyjnym i niskociśnieniowym.