Áður en hann skuldbindur sig til stórs, dýrs PTFE varmaskiptis fyrir nýtt efnaferli, mun skynsamur verkfræðingur vilja vita hvort vökvinn eyðir sléttu rörunum og hversu hratt. Besta leiðin til að svara þessu er ekki með tölvulíkani, heldur með einfaldri, raunverulegri-heimstilraun. Hægt er að keyra lítinn PTFE-prófunarbúnað með einum -röri, tengdur við straum af raunverulegum vinnsluvökva, í margar vikur eða mánuði. Hæg, mælanleg lækkun á hitauppstreymi þess mun veita heiðarlegustu og áreiðanlegustu gögn um gróðurhraða sem hægt er.
Hvers vegna líkamlegur prófunarbúnaður gengur betur en eftirlíkingar
Gróðurlíkön eru byggð á hugsjónum forsendum um vökvaefnafræði, kornastærð og yfirborðsvíxlverkun. Raunverulegur-vinnsluvökvi inniheldur oft snefilóhreinindi, hvarfgjörn aukaafurðir eða líffræðileg efni sem breyta gríðarlegri hegðun á PTFE. A hollurPTFE vinnsluvökvi í húsum fyrir prófunarbúnaðmat brúar þetta bil með því að útsetja raunverulegt PTFE hitaflutningsyfirborð fyrir raunverulegum ferlistraumi við dæmigerðar aðstæður. Niðurstaðan er verksmiðjusértæk gögn sem ekki er hægt að fá úr almennum töflum eða hugbúnaði.
Smíði eins-prófunarbúnaðar
Prófunarbúnaðurinn er byggður í kringum eina, beina, tækjabúnaði PTFE rör inni í glæru gleri eða plastskel. Eina, gagnsæja rörið er pínulítill, heiðarlegur gluggi inn í framtíð fullkominnar verksmiðju, sem sýnir hljóðlega hvernig hinn raunverulegi vökvi mun haga sér með tímanum.
Kjarnahlutir
PTFE rör: Ein lengd af sömu PTFE slönguflokki sem lögð er til fyrir fullkominn varmaskipti. Dæmigert mál: 6–12 mm innra þvermál, 0,5–1,0 mm veggþykkt og 1–2 metrar á lengd.
Skel: Tært akrýl- eða bórsílíkatglerpípa (td 25–50 mm í þvermál) sem umlykur PTFE rörið, sem gerir sjónræna skoðun á óhreinindum og loftbólum.
Vinnsla vökva lykkja: Lítil, efnafræðilega ónæm dæla (seguldrif eða þindargerð) dregur samfelldan miðstraum frá aðalvinnslulínunni eða lotutankinum. Vökvinn fer í gegnum rörhlið prófunarbúnaðarins.
Nota vökva lykkja: Vatns- eða glýkólveita með stýrðu hitastigi streymir í gegnum skelhliðina. Einfaldur kæli-/hitarahringrás með ±0,5 gráðu stöðugleika nægir.
Tækjabúnaður:
Fjórir viðnámshitaskynjarar (RTD) eða hitatengi: inntak og úttak á slönguhlið, inntak og úttak á hylki.
Tveir rennslismælir: einn fyrir vinnsluslipstrauminn (rörhlið) og einn fyrir nytjavökvann (skelhlið).
Mismunadrifssendir (valfrjálst) þvert yfir rörhliðina til að greina aukningu á þrýstingsfalli vegna óhreininda.
Gagnaskrármaður: Lággjalda fjölrása skógarhöggsmaður (td 8-rása, hitaeining/4-20 mA inntak) skráir allt hitastig og flæðishraða með 1–5 mínútna millibili.
Allir blautir hlutar sem komast í snertingu við vinnsluvökvann (dæluhaus, festingar, slöngur) verða að vera smíðaðir úr PTFE, PVDF eða ryðfríu stáli, allt eftir ætandi vökvanum. Öll samsetningin er sett á litla, færanlega kerru (u.þ.b. 0,6 m × 1,2 m) fyrir sveigjanleika.
Rekstrarskilyrði og prófunarbókun
Til að fá marktækar gögn um gróðursetningu verður að reka einrörsbúnaðinn við aðstæður sem líkja eftir fyrirhuguðum skiptabúnaði í fullri stærð:
Hraði slöngunnar: Stilltu flæðihraða vinnsluvökva þannig að hann passi við hönnunarhraða framtíðar skel-og-rörs eða dýfingarskipta (venjulega 1–3 m/s). Þetta er mikilvægt vegna þess að skurðspenna á rörveggnum hefur bein áhrif á viðloðun útfellinga.
Hitastig ferlisins: Stjórnaðu vökvanum á hólfinu þannig að úttakshitastig slöngunnar sé jafnt við markvinnsluhita fullskalaeiningarinnar. Að öðrum kosti er hægt að setja allan útbúnaðinn inni í hitastýrðum skáp eða baði.
Lengd prófs: Hlaupa samfellt í að lágmarki 72 klukkustundir, en helst í nokkrar vikur eða þar til greinileg gróutilhneiging sést. Fyrir vökva sem gróist hægt getur verið þörf á 500–1000 klukkustunda notkun.
Sýnataka gagna: Skráðu allt hitastig og rennsli á hverri mínútu. Reiknaðu tafarlausan heildarvarmaflutningsstuðul (U-gildi) á hverjum tímapunkti.
Útreikningur á gróðurhraða út frá mældum gögnum
Heildarhitaflutningsstuðullinn (U) er reiknaður út með því að nota staðlaða mótstreymislog-meðalhitastigsmun (LMTD) aðferð:
Reiknaðu LMTDmeð því að nota fjögur skráð hitastig (rör inn/út, skel inn/út).
Dæmi um túlkun gagna
| Tími (klst.) | U (W/m²·K) | R_f (m²·K/W) | Túlkun |
|---|---|---|---|
| 0–24 | 180 | 0.0000 | Hreint grunnlína |
| 24–48 | 170 | 0.00033 | Létt gróðursetning |
| 48–120 | 150 | 0.00111 | Miðlungs brot |
| 120–240 | 120 | 0.00278 | Alvarleg óhreinindi - þarf að þrífa |
Endanleg sjónræn skoðun í gegnum glæru skelina staðfestir eðli útfellingarinnar (leðjandi, kristallað, agnir eða klístur).
Viðbótargeta prófunarbúnaðarins
SamaPTFE vinnsluvökvi í húsum fyrir prófunarbúnaðHægt er að nota uppsetningu til meira en bara að mæla gróðurhraða:
Hreinsunarefnaprófanir: Eftir að óhreinindi hafa myndast er vinnsluvökvinn skipt út fyrir hreinsilausn (td þynnt sýra, ætandi eða leysiefni). Endurheimt U aftur í næstum hreint gildi gefur til kynna skilvirkni hreinsunar.
Efnissamanburður: Hægt er að prófa margar PTFE rör með mismunandi yfirborðsáferð (slétt, stækkað eða gróft) í röð.
Blóðefnisskimun: Hægt er að bæta litlum skömmtum af óhreininda- eða dreifiefnum í sölu við slippstrauminn á meðan fylgst er með U með tilliti til úrbóta.
Mikilvæg hagnýt atriði
Einangrun og hitatap
Einangrunarbúnaðurinn verður að vera vel einangraður til að tryggja að reiknað U-gildi endurspegli aðeins óhreinindi, ekki óviðráðanlegt hitatap. Skel og allar lagnir ættu að vera vafðar með lokuðum froðu einangrun (lágmark 25 mm þykkt). Fyrir nákvæma LMTD útreikninga ætti varmatap frá skelinni til umhverfis að vera minna en 2% af heildarhitagjaldi.
Fulltrúi rennsli og hitastig
Prófunarbúnaðurinn verður að vera starfræktur við sama hraða og hitastig á slöngunni og fyrirhugaður fullskala skiptarinn. Ef hönnunin í fullri stærð notar 2 m/s við 85 gráður, verður prófunarbúnaðurinn einnig að keyra á 2 m/s við 85 gráður. Frávik munu valda villandi óhreinindum. Mælt er með hraðabreytilegri dælu og PID-stýrðum hitara/hringrás á skelhliðinni.
Öryggisráðstafanir
Ef vinnsluvökvinn er eldfimur, eitraður eða undir þrýstingi ætti að setja prófunarbúnaðinn inni í loftræstum girðingum með viðeigandi innilokun fyrir leka. Allir rafmagnsíhlutir verða að vera flokkaðir fyrir hættusvæðisflokkun verksmiðjunnar.
Kostnaður og fyrirhöfn til að byggja
Fullkominn, hagnýtur prófunarbúnaður er hægt að setja saman fyrir um það bil 2.000–2.000–5.000 í hlutum (dæla, rör, skel, skynjarar, gagnaskrártæki, körfu). Flestir íhlutir eru fáanlegir hjá birgjum iðnaðartækja og seljendum rannsóknarstofubúnaðar. Framkvæmdir krefjast undirstöðu vélrænnar samsetningar og nokkurra klukkustunda gagnaskrárforritun. Rekstrarkostnaður er í lágmarki-aðeins rafmagnið fyrir dælur og kælivél/hitara, auk óverulegs straums vinnsluvökva (venjulega < 1 l/mín.).
Niðurstaða
Einfaldur, innanhúss, eins hólkur prófunarbúnaður er hið fullkomna, ódýra og örugga tól til að draga úr hættu á vali á PTFE varmaskipti fyrir nýjan eða óhreinan vinnsluvökva. Með því að fylgjast stöðugt með lækkun á heildarvarmaflutningsstuðlinum frá litlum slippstraumi fæst áreiðanlegur gróðurhraði og hreinsunarkröfur. Lítil, heiðarleg tilraun er þúsund blaðsíðna virði af uppgerð. Fyrir hverja verksmiðju sem íhugar PTFE-varmaflutningsbúnað í krefjandi þjónustu, þá er bygging þessa prófunarbúnaðar skynsamleg fjárfesting sem borgar sig margfalt til baka með því að forðast niður í miðbæ og ofstærð skipta.
