Háþrýstingshönnunaráskorunin
Vatnsmálmvinnslusjálfvirkur autoclave starfar við 20 bör innri þrýsting og 180 gráður og vinnur nikkel-laterít málmgrýti í brennisteinssýru. PTFE varmaskiptarinn inni í autoclave upplifir tvö þrýstingsskilyrði samtímis: innri gufuþrýstingur upp á 12-16 barg til að ná nauðsynlegri upphitunarskyldu við 180 gráðu hitastig í baði og ytri autoclaveþrýstingur upp á 20 bör sem virkar utan á rörunum.
Staðlaðir PTFE dýfingarhitarar eru hannaðir fyrir ytri þrýsting andrúmsloftsins-vinnslutankurinn er opinn út í andrúmsloftið og rörveggurinn sér aðeins innri gufuþrýstinginn. Í autoclave er ytri þrýstingurinn meiri en innri gufuþrýstingurinn. Slönguveggurinn er undir nettó ytri þjöppun. Bilunarstillingin breytist frá spennu í hring (sprunga) yfir í sveig (hrun) undir ytri þrýstingi.
Háþrýstiumhverfið setur einnig strangari kröfur um rekjanleika efnis, þrýstiprófun og skjölun en venjuleg þjónusta í andrúmslofti. Upplýsingarnar sem þarf til að sérsníða skiptibúnaðinn fyrir þessa þjónustu eru víðtækari.
Þrýstimörkagreiningin
PTFE slönguveggurinn í autoclave verður fyrir nettó ytri þrýstingi sem er 20 bör (autoclave) að frádregnum innri gufuþrýstingi (12-16 bar), sem leiðir til 4-8 bar nettó ytri þrýstingur á rörvegginn. Þessi ytri þrýstingur setur rörið í þjöppun og bilunarhamurinn er teygjanlegur buckling - þversnið rörsins hrynur úr hringlaga í sporöskjulaga, takmarkar flæði og lokar að lokum alveg.
Mikilvægur beygjuþrýstingur fyrir langa sívölu rör undir ytri þrýstingi er reiknaður út frá formúlunni: P_crit=(E / 4(1-ν²)) × (t/r)³, þar sem E er teygjustuðull PTFE við vinnuhitastig, ν er hlutfall Poissons, t er meðalveggþykkt og rörradíus.
Við 180 gráður er teygjustuðull breytts PTFE um það bil 80-100 MPa. Fyrir 10 mm OD rör með 1,5 mm veggþykkt er mikilvægi beygjuþrýstingurinn um það bil 12-15 bör sem veitir öryggisstuðul upp á 1,5-3 gegn 4-8 bar nettó ytri þrýstingi. Fyrir staðlaða 1,0 mm veggþykkt lækkar mikilvægi þrýstingurinn í um það bil 4-5 bör sem er ófullnægjandi framlegð. Slönguveggurinn verður að vera þykkur fyrir autoclave þjónustu.
Tafla 1: Kröfur um hönnunargögn fyrir háþrýstingsautoclave PTFE varmaskipti
| Gagnaflokkur | Sérstakar upplýsingar nauðsynlegar | Áhrif á hönnun |
|---|---|---|
| Rekstrarskilyrði autoclave | Innri þrýstingur (bar), hitastig (gráður), þrýstingshringsvið | Ákvarðar nettó ytri þrýsting á rörum; þreytugreiningu |
| Steam skilyrði | Hámarks og eðlilegur gufuþrýstingur (barg), hitastig, ofurhiti | Ákveður innri rörþrýsting; skriðgreining |
| Ferlaefnafræði | Full efnasamsetning þ.mt snefilmengun | Staðfestir PTFE samhæfni við 180 gráður |
| Rúmfræði röra | Áskilið OD, fáanleg veggþykkt | Beygjuútreikningur; varmaflutningsgreining |
| Efnislýsing | Breytt PTFE einkunn, kristöllun, tómt innihald | Spá um líf lífsins við hækkað hitastig og þrýsting |
| Kröfur um þrýstiprófun | Prófunarþrýstingur (venjulega 1,25× hönnunarmunur), biðtími, viðmiðunarviðmið | Sannprófun á samsettum þrýstimörkum |
| Samræmi við kóða/staðla | ASME B31.3, PED 2014/68/EU, eða öðrum viðeigandi kóða | Rekjanleiki efnis, hæfi suðumanna (ef við á), NDE kröfur |
| Skjöl | Efnisvottorð, prófunarskýrslur, samræmisyfirlýsingar | Kröfur reglugerða og vátryggjenda |
The Creep Life við sameinað hitastig og þrýsting
Við 180 gráður læðist PTFE undir viðvarandi streitu. Hringspenna frá innri gufuþrýstingi og þrýstispenna frá ytri autoclaveþrýstingi stuðla bæði að skriðaflögun. Skriðhraði við þetta hitastig er umtalsverður og þykkt rörveggsins verður að vera valin til að veita nægilegt skriðlíf.
Breytt PTFE með 1,5 mm veggþykkt við 180 gráður og 8 bör nettó ytri þrýsting hefur spáð skriðlíf sem er meira en 5 ár áður en veggþynning dregur úr beygjumörkum niður fyrir viðunandi mörk. Tímabilið til að skipta um rör er áætlað byggt á þessari spá, með úthljóðsþykktarmælingum sem gerðar eru árlega til að sannreyna raunverulegan skriðhraða.
Gufuþrýstingnum verður að stjórna þannig að innri rörþrýstingurinn nálgist aldrei autoclaveþrýstinginn. Þrýstinga-stillingarventill með háþrýstingslokunarlás kemur í veg fyrir að gufuþrýstingur fari yfir hönnunarmörk. Ef gufuþrýstingsstýringin mistekst og gufuþrýstingurinn jafngildir autoclaveþrýstingnum, verður nettó ytri þrýstingurinn núll, og hættan á beygju er útilokuð-en rörið gæti orðið fyrir of mikilli hringspennu. Stýrikerfið kemur í veg fyrir báðar aðstæður.
Skjalapakkinn
Háþrýstiautoclaveþjónusta krefst venjulega gagna umfram staðlaða iðnaðarvarmaskipti. Efnisvottorð rekja PTFE plastefni til framleiðanda og lotu. Þrýstiprófunarskýrslur skjalfesta prófunarferlið, þrýsting, biðtíma og niðurstöður fyrir hverja rörrás. Gefin er út yfirlýsing um samræmi við viðeigandi tilskipun eða kóða fyrir þrýstibúnað.
Skjalapakkinn er yfirfarinn af verkfræði- og tryggingarfulltrúum rekstraraðila autoclave áður en skiptarinn er tekinn í notkun. Viðbótarskjalakostnaðurinn er hóflegur miðað við öryggis- og reglugerðartrygginguna sem hann veitir.
Samantekt
Til að sérsníða PTFE varmaskipti fyrir háþrýsta autoclave þjónustu þarf þykknaða rörveggi til að standast beygju undir nettó utanaðkomandi þrýstingi, breytt PTFE efni fyrir fullnægjandi skriðlíf við 180 gráður og ítarlega greiningu á þrýstingsmörkum. Gufuþrýstingsstýring með öryggislæsum kemur í veg fyrir aðstæður sem gætu farið yfir hönnunarmörk rörsins.
Upplýsingarnar sem krafist er eru ma autoclave og gufuskilyrði, efnislýsingar, þrýstiprófunaraðferðir og skjöl um samræmi við kóða. Viðbótarverkfræði- og skjölunarátakið tryggir örugga, áreiðanlega notkun í umhverfi þar sem staðlaðar dýfingahitarar eru ófullnægjandi.
Verkfræðiaðstoð fyrir háþrýstings-PTFE-varmaskiptaforskrift er fáanlegur þegar framvísað er rekstrarskilyrðum autoclave, breytum fyrir gufubirgðir, ferli efnafræði og viðeigandi kóða þrýstibúnaðar.
