PTFE skel-og-röraskipti er fyllt með ætandi vinnsluvökva og dæla fer skyndilega í gang eða loki smellur af andstreymis. Höggbylgja, þekkt sem vatnshamar, hleypur í gegnum lagnakerfið. Þessi stutta en kröftug þrýstihækkun getur þegar í stað rofið þunn flúorfjölliða rör eða rifið þau úr slönguplötusamstæðunni. Að hanna PTFE skipti til að lifa af þessum óumflýjanlegu vökvabreytingum krefst blöndu af vökvadempun, burðarstyrkingu og íhaldssamri vélaverkfræði.
Í hvers kyns PTFE skiptis vatnshamarmótstöðuhönnun er markmiðið ekki bara að lifa af stöðugum rekstrarþrýstingi, heldur að standast skyndilegt og ófyrirsjáanlegt vökvaálag.
Skilningur á vatnshamri í PTFE varmaskiptum
Vatnshamar er þrýstihækkun sem stafar af skyndilegri breytingu á skriðþunga vökva á hreyfingu. Þegar flæðishraði breytist skyndilega breytist hreyfiorka vökvans í tímabundna þrýstingsbylgju sem breiðist út um kerfið á miklum hraða.
Algengar orsakir eru:
Hröð lokun
Skyndileg ræsing dælunnar
Atburðir við neyðarlokun
Smellið afturventil
Flæðisbreytingar
Loftvasi hrynur
Þrátt fyrir að atburðurinn kunni að vara aðeins brot úr sekúndu, getur þrýstingsaukningin sem myndast verður langt umfram venjulegan rekstrarþrýsting.
Joukowsky-jöfnan er klassískt verkfræðilegt samband sem notað er til að meta þessa tímabundnu þrýstingsskota, sem undirstrikar hvernig jafnvel hóflegur flæðihraði getur valdið furðu alvarlegum vökvaáföllum þegar flæðisbreytingar eiga sér stað of hratt.
Af hverju PTFE skiptar þurfa sérstaka vernd
PTFE varmaskiptarslöngur bjóða upp á óvenjulega efnaþol, en flúorfjölliðaefni hafa ekki sama stífleika eða höggþol og málmrör.
Við vatnshamar aðstæður geta nokkrir bilunarhamir átt sér stað:
Rör að springa
Rúpuhrun
Útdraganlegt slöngublað
Túpuþeyting
Skemmdir á stoðplötu
Innsigli bilun
Ólíkt málmrörum geta PTFE slöngur sveigjast verulega við tímabundna hleðslu. Of mikil hreyfing getur skapað staðbundna streitustyrk sem að lokum leitt til sprungna eða vélræns aðskilnaðar.
Hönnunin verður að bæta við vökvapúða og sterkari innri beinagrind til að standast skyndilega, hrottalega högg vatnshamars.
Draga úr alvarleika vökvalosts
Áhrifaríkasta aðferðin er að draga úr styrkleika þrýstingsins áður en hann nær skiptanum.
Hægari aðgerð ventils
Hraðlokandi-lokar eru meðal algengustu orsök vatnshöggs. Skyndileg flæðisstöðvun þvingar skriðþunga vökva í þjappaða höggbylgju.
Mjúkari virkjun ventils dregur verulega úr bylgjustyrk.
Ákjósanlegar lausnir eru:
Loftvirkt lokar með lengri slagtíma
Vélknúnir lokar með stýrðum lokunarprófílum
Fjöður-tilbaka afturlokar hannaðir fyrir mjúka lokun
Slagvarnarlokar-
Með því að hægja á hraðaminnkun flæðis dregur kerfið úr hámarks vökvaáfalli sem berst inn í skiptiskipti.
Stýrð ræsing og lokun dælunnar
Skyndileg hröðun dælunnar getur valdið hröðum hraðabreytingum sem koma af stað þrýstihækkunum.
Drif með breytilegum tíðni (VFD) og mjúk-ræsingarkerfi hjálpa til við að lágmarka þessi áhrif með því að auka smám saman flæðishraðann í stað þess að hraða vökvasúlunni samstundis.
Notkun bylgjuvarnarbúnaðar
Bylgjutankar og bylgjur
Gas-hlaðinn straumvörn eða straumgeymir sem settur er upp á skelhliðinni getur bætt seiglu kerfisins verulega.
Þessi tæki virka sem vökvahöggdeyfar með því að veita þjappanlegt rúmmál sem gleypir skammvinn þrýstingsorku.
Fríðindi fela í sér:
Minni toppþrýstingur
Lægra álag á rör
Bættur stöðugleiki lagna
Minni titringsflutningur
Í ætandi efnakerfum verður einnig að meta vandlega efnissamhæfi fyrir bylgjubúnaðinn.
Rétt staðsetning skiptir máli
Bylgjuvarnartæki eru áhrifaríkust þegar þau eru sett upp:
Nálægt hraðlokandi-lokum
Við hlið dælunnar
Nálægt skiptiinntakum
Á stöðum þar sem þrýstibylgjur eiga upptök sín
Léleg staðsetning getur dregið verulega úr virkni.
Lækka vökvahraða í gegnum skelhönnun
Vökvahraði hefur bein áhrif á styrk vatnshamarsins. Hærri hraði skapar meiri vökvaþunga og þar af leiðandi alvarlegri þrýstingshækkun við skyndilegt stöðvun.
Stærri þvermál skeljar
Stærra þvermál skeljar dregur úr vökvahraða fyrir tiltekið flæði.
Þetta gefur nokkra kosti:
Minni vökvaorka
Minni skammvinn kraftur
Minni titringsstyrkur
Minni veðrunarhætta
Þrátt fyrir að stærri skel auki stærð og kostnað skipta, getur það verulega bætt lifunargetu við skammvinn vökvatilvik.
Íhaldssöm flæðihönnun
Hönnuðir takmarka oft skelja-hliðarhraða í PTFE kerfum til að viðhalda stærri öryggismörkum gegn vökvalosi.
Þessi íhaldssama nálgun verður sérstaklega mikilvæg í kerfum með:
Langir lagnaleiðir
Tíð ventlahjól
Púlsandi dælur
Lotuaðgerð
Að styrkja innri rörbyggingu
Tíð rörstuðningsplötur
PTFE slöngur þurfa náinn vélrænan stuðning til að koma í veg fyrir of mikla hreyfingu meðan á þrýstingi stendur.
Viðbótar rörstuðningsplötur hjálpa:
Dragðu úr sveigju slöngunnar
Komið í veg fyrir þeytingahreyfingu
Dreifðu tímabundið álagi
Stöðugaðu slöngubúntið
Stuðningsbil er oft umtalsvert þéttara en í sambærilegum málmskiptum.
Stöðvunarstyrkur slöngublaðs
Slönguna-til-slöngunnar verður einnig að standast skyndilega áshleðslu af völdum þrýstingsskota.
Hönnunarsjónarmið geta falið í sér:
Styrkt rörafesting
Stækkuð rúmfræði stuðnings
Bætt klemmufyrirkomulag
Íhaldssöm leyfileg streitumörk
Allt búntsamsetningin verður að vera hönnuð fyrir kraftmikil hleðsluskilyrði frekar en kyrrstöðuþrýsting einn.
Hönnun fyrir versta-tilfelli tímabundið
Ein algengustu hönnunarmistökin eru að íhuga aðeins stöðugan-rekstrarþrýsting.
Atburðir með vatnshamri geta valdið tafarlausum þrýstingi langt yfir nafnhönnunarskilyrðum.
Tímabundin þrýstingsgreining
Rétt hönnun PTFE skiptis vatnshamrar viðnáms krefst mats á:
Hámarksrennslishraði
Tímasetning lokunar
Atburðarás fyrir dæluferð
Neyðarstöðvunarskilyrði
Þjappleiki vökva
Rúmfræði lagnaskipulags
Tímabundin greining hjálpar til við að bera kennsl á alvarlegustu mögulegu bylgjuatburðina áður en tilbúningur hefst.
Íhaldssamt öryggismörk
Vegna þess að tímabundnar aðstæður geta verið ófyrirsjáanlegar eru íhaldssamir öryggisþættir venjulega teknir inn í:
Þykkt rörvegg
Skelhönnunarþrýstingur
Stuðningsbil
Slöngublöð varðveislukerfi
Þessi viðbótarframlegð bætir-vélrænan áreiðanleika til lengri tíma.
Vatnsprófun fyrir skammvinnt viðnám
Vatnsprófun ætti að gera grein fyrir hugsanlegum tímabundnum hleðsluskilyrðum, ekki aðeins stöðugum rekstrarþrýstingi.
Rétt tilgreint vatnspróf hjálpar til við að sannreyna:
Byggingarleg heilindi
Getu til að halda rörum
Frammistaða innsigli
Stöðugleiki stuðningskerfisins
Prófun við háan þrýsting veitir aukið traust á því að skiptibúnaðurinn þoli einstaka vökvaáfall sem upp koma við notkun.
Algengar kerfisaðstæður sem auka hættu á vatnshamri
Nokkur rekstrarumhverfi skapa aukna möguleika á vatnshamri:
Löng lagnahlaup
Langar vökvasúlur innihalda meiri skriðþunga og geta myndað stærri skammvinn krafta.
Hár flæðishraði
Vökvar sem hreyfast hratt framkalla alvarlegri þrýstingsskota við snögga hraðaminnkun.
Fljótlegir-segullokar
Tafarlaus lokunartími magnar verulega upp höggbylgjustyrkinn.
Lóðréttir pípuhlutar
Þyngdarafl og fallandi vökvasúlur geta versnað tímabundna hegðun.
Blandað gas-vökvaflæði
Meðfylgdar lofttegundir geta skapað óstöðug tímabundin skilyrði og ófyrirsjáanlegar þrýstingssveiflur.
Jafnvægi á efnaþol og vélrænni vernd
PTFE skiptar eru oft valdir vegna þess að enginn hagnýtur málmvalkostur þolir ferli efnafræðinnar. Hins vegar verður að jafna yfirburða tæringarþol gegn vélrænni viðkvæmni flúorfjölliða röra.
Árangursrík hönnun sameinar því:
Mjúk vökvavinnsla
Íhaldssöm hraðamörk
Öflug innri stoðkerfi
Vélbúnaður fyrir bylgjubælingu
Nákvæm tímabundin greining
Skiptinn verður að vera hannaður sem samþætt vökva-vélrænt kerfi frekar en aðeins tæringarþolið skip.
Niðurstaða
Að lifa af vatnshamri í PTFE skipti krefst bæði mildari ferlistýringar og vélræna sterkrar innri uppbyggingu. Hægari ventlagangur, minni vökvahraði, bylgjustopparar, stærra þvermál skeljar og þétt studdir slöngubúntar vinna allt saman til að gleypa og standast vökvaáfall.
Vel heppnuð hönnun PTFE skipta vatnshamrar viðnáms gerir ráð fyrir tímabundnum þrýstingsstökkum áður en þeir eiga sér stað og felur í sér nægilega burðarvirki fyrirgefningar til að lifa af þá ítrekað yfir langan notkunartíma.
Í iðnaðarvökvakerfum eru hættulegustu kraftarnir oft skyndileg vökvahögg sem berast fyrirvaralaust.
