Πώς χειρίζονται οι εναλλάκτες γραφίτη τους πολτούς και τα στερεά-γεμισμένα υγρά σε σύγκριση με τους εναλλάκτες σωλήνων PTFE;

Τα ρεύματα διεργασίας μπορεί να περιέχουν στερεά, λεπτά καταλύτη, ορυκτά ιζήματα ή σφαιρίδια πολυμερούς. Μια σημαντική πτυχή σχεδιασμού είναι η διαχείριση αυτών των υλικών για την αποφυγή μπλοκαρίσματος και διάβρωσης στον εναλλάκτη θερμότητας, όπου ο γραφίτης και το PTFE συμπεριφέρονται αρκετά διαφορετικά. Η επιλογή του λάθος υλικού μπορεί να σημαίνει τακτικό καθαρισμό, πρόωρη αστοχία ή ακόμα και απρογραμμάτιστο χρόνο διακοπής λειτουργίας. Η κατανόηση της διαφοράς στις ιδιότητες χειρισμού πολτού γραφίτη έναντι PTFE μπορεί να σας βοηθήσει να κάνετε τη σωστή επιλογή για κάθε εφαρμογή.

Εναλλάκτες μπλοκ γραφίτη: Ανθεκτικοί στην τριβή αλλά επιρρεπείς στην πρίζα
Οι εναλλάκτες θερμότητας γραφίτη είναι συχνά μπλοκ ή κύβοι με ευθύγραμμους σωλήνες διάτρητους (συνήθως διαμέτρου 10 έως 20 mm) για τη ροή του ρευστού διεργασίας. Το ίδιο το υλικό είναι καλό στην αντοχή στην τριβή λόγω της σκληρότητάς του και μπορεί να ανεχθεί τη δράση καθαρισμού σκληρών στερεών σωματιδίων καλύτερα από το PTFE. Οι ποιότητες άνθρακα γραφίτη που χρησιμοποιούνται στους εναλλάκτες θερμότητας έχουν ισχυρή αντοχή στη φθορά σε κρυσταλλικά ή μεταλλικά σωματίδια.

Το πρόβλημα με τον γραφίτη δεν είναι η διάβρωση είναι η υδραυλική απόφραξη. Οι μικροί ίσιοι διάδρομοι δεν αφήνουν περιθώρια για κανένα κίνημα ή παράκαμψη. Η απόφραξη συμβαίνει γρήγορα εάν οι ουσίες συσσωματώνονται, καθιζάνουν ή περιλαμβάνουν σωματίδια μεγαλύτερα από τη διάμετρο της διόδου. Ίνες, κολλώδη ιζήματα ή σωματίδια ακανόνιστου σχήματος γεφυρώνουν το άνοιγμα της οπής. Όταν παρεμποδίζεται μια διαδρομή, απαιτείται καθαρισμός, ο οποίος μπορεί να συνεπάγεται μηχανική ράβδωση ή χημική διάλυση, που συνήθως απαιτεί την αφαίρεση του εναλλάκτη από τη λειτουργία. Δεν υπάρχει εναλλακτική διαδρομή ροής. Μια μόνο βουλωμένη τρύπα μπορεί να μειώσει την ικανότητα μεταφοράς θερμότητας και πολλά μπλοκαρίσματα μπορεί να καταστήσουν τη μονάδα άχρηστη.

Οι εναλλάκτες μπλοκ γραφίτη δεν συνιστώνται για υπηρεσίες που περιέχουν ίνες, μεγάλα συσσωματώματα ή άλλα στερεά που τείνουν να καθιζάνουν υπό συνθήκες χαμηλής ροής. Λειτουργούν καλύτερα σε διαυγή,-μη λειαντικά υγρά όπου η υψηλή θερμική αγωγιμότητα (100-150 W/mK) είναι το πιο σημαντικό κριτήριο.

Εναλλάκτες σωλήνων PTFE : Ευέλικτοι αλλά συνδεδεμένοι-Επιρρεπείς σε διάβρωση-
Άλλο ένα σύνολο-εμπορευμάτων προσφέρεται από πακέτα σωλήνων PTFE (πολυτετραφθοροαιθυλένιο). Το PTFE από τη φύση του είναι μαλακό. Όταν εκτίθεται σε σκληρά, αιχμηρά σωματίδια που ταξιδεύουν με υψηλή ταχύτητα, φθείρεται πιο γρήγορα από τον γραφίτη. Με την πάροδο του χρόνου, λειαντικές ουσίες όπως η άμμος, τα λεπτά καταλύτη ή τα οξείδια μετάλλων μπορούν να φθαρούν μέσα από τα τοιχώματα του σωλήνα, δημιουργώντας διαρροές. Τα κριτήρια ταχύτητας είναι σημαντικά. Για τους πολτούς απαιτείται ελάχιστη ταχύτητα 1,5-2 m/sec για να αποτραπεί η καθίζηση, αλλά ταχύτητες μεγαλύτερες από 3 m/sec αυξάνουν τη διάβρωση.

Από την άλλη πλευρά, οι σωλήνες PTFE είναι λιγότερο επιρρεπείς στο βούλωμα για δύο λόγους. Τα στερεά κολλάνε λιγότερο εύκολα λόγω της λείας αντικολλητικής οπής{-. Η ευελιξία του PTFE αφήνει τον σωλήνα να τεντωθεί λίγο και να περάσει ένα κάπως μεγάλο σωματίδιο χωρίς μόνιμη ζημιά. Η δέσμη σωλήνων προσφέρει επίσης πολλές παράλληλες διαδρομές (συχνά εκατοντάδες σωλήνες μικροσκοπικής διαμέτρου) έτσι ώστε ένας βουλωμένος σωλήνας να μην έχει καμία επίδραση στη συνολική μετάδοση θερμότητας. Συχνά ο καθαρισμός πραγματοποιείται στη θέση του με αντιστροφή ροής ή έκπλυση.

Σε βρώμικες υπηρεσίες, όπου τα υλικά είναι μαλακά, ακανόνιστα ή σε χαμηλές συγκεντρώσεις, η ευελιξία του PTFE είναι πλεονέκτημα. Οι εναλλάκτες σωλήνων PTFE παρέχουν σταθερή, χαμηλή λειτουργία συντήρησης για διαλείποντα σωματίδια αντί για συνεχείς πολτούς.

Πλαίσιο απόφασης: Χαρακτηριστικά στερεών Επιλέξτε την επιλογή
Η επιτυχής επιλογή πολτού PTFE έναντι χειρισμού γραφίτη είναι συνάρτηση μιας προσεκτικής αξιολόγησης των εμπλεκόμενων ουσιών. Η προτεινόμενη προσέγγιση βασίζεται στους ακόλουθους παράγοντες απόφασης:

Χαρακτηριστικό στερεών σωλήνων PTFE Block Graphite
Μέγεθος σωματιδίων < 1/3 διάμετρος διέλευσης (κανονικά<3-6 mm)Can pass particles up to tube ID (typically 5-10 mm); flexibility helps
Σκληρότητα σωματιδίων Καλή αντοχή (Mohs 1-2) Ανθεκτικό σε φτωχά, Αποφύγετε αιχμηρά ή σκληρά λειαντικά σωματίδια
Σχήμα σωματιδίων Στρογγυλεμένο ή γωνιακό. Αποφύγετε τις ινώδεις ίνες και τα μαλακά συσσωματώματα να ρέουν εύκολα
Συγκέντρωση < 5% κατ' όγκο επιθυμητή. αυξημένος κίνδυνος καθίζησης 15-20% εφικτό με επαρκή ταχύτητα
Προσκόλληση / κολλητικότηταΜπορεί να κολλήσει και να γεφυρώσει πάνω από τρύπεςΜη-επιφάνεια κολλήματος αποτρέπει το κόλλημα
Κανένα από τα δύο υλικά δεν είναι κατάλληλο για λεπτά, σκληρά, γρήγορα κινούμενα-εναιωρήματα όπως σωματίδια καταλύτη σε ρεύμα υδρογονάνθρακα ή ορυκτό πολτό στην υδρομεταλλουργία. Τέτοια σκληρή λειαντική λειτουργία μπορεί να απαιτεί κεραμικούς εναλλάκτες θερμότητας ή καρβιδίου του πυριτίου.

Το PTFE είναι συχνά πιο αποδεκτό για μαλακά ή αργά κινούμενα σωματίδια, όπως σφαιρίδια πολυμερούς, βιολογικούς πολτούς ή καταβυθισμένα άλατα λόγω της αντοχής του στο πώμα και της ικανότητας καθαρισμού του. Ο ΓΡΑΦΙΤΗΣ, εάν τα μη λειαντικά υγρά είναι διαυγή και η καλή θερμική απόδοση είναι ζωτικής σημασίας και εάν λείπουν στερεά ή είναι πολύ λεπτά, παραμένει ωστόσο το υλικό επιλογής.

Πρακτικές κατευθυντήριες οδηγίες σέρβις πολτού
Η ταχύτητα ροής στους εναλλάκτες PTFE που μεταφέρουν στερεά-ρευστά πρέπει να είναι επαρκής για να αποφευχθεί η καθίζηση. Συνιστάται τουλάχιστον 1,5–2 m/s για να διατηρούνται τα σωματίδια σε εναιώρηση. Το περιοδικό ξέπλυμα ή η αντιστροφή ροής βοηθά στην απομάκρυνση τυχόν υπολειμμάτων που έχουν συσσωρευτεί.

Στους εναλλάκτες γραφίτη, μπορεί να χρησιμοποιηθεί διήθηση ανάντη ή φίλτρο (μέγεθος πλέγματος 1–2 mm) για να αποτραπεί η είσοδος μεγάλων σωματιδίων στις διόδους του μπλοκ. Η πτώση πίεσης στον εναλλάκτη παρακολουθείται τακτικά, έτσι ώστε να μπορεί να εντοπιστεί πρώιμη απόφραξη πριν επηρεαστεί σοβαρά η χωρητικότητα.

Περίληψη
Ο γραφίτης και το PTFE αποτυγχάνουν με αντίθετους τρόπους, επομένως απαιτείται προσεκτική εξέταση του μεγέθους των σωματιδίων, της σκληρότητας και του καθεστώτος ροής για το χειρισμό στερεών. Ο γραφίτης αντιστέκεται στην τριβή αλλά συνδέεται εύκολα. Το PTFE μπορεί να χειριστεί μαλακές και κολλώδεις ουσίες χωρίς να εμποδίζει, αλλά διαβρώνεται κατά την επίθεση από σκληρά σωματίδια. Δεν υπάρχει ενιαία λύση για τη λειτουργία πολτού. Η επιτυχής επιλογή ενός εναλλάκτη θερμότητας απαιτεί πλήρη κατανόηση του ρευστού, συμπεριλαμβανομένων όλων των ρύπων του-και όχι μόνο της χύδην σύνθεσης. Εάν το προφίλ στερεών είναι άγνωστο ή πολύ μεταβλητό, ο ασφαλέστερος δρόμος μπροστά είναι ο συντηρητικός σχεδιασμός με μεγαλύτερα κανάλια (γραφίτη) ή αντικαταστάσιμες δέσμες σωλήνων (PTFE).