מה מבדיל בין צינור U- לבין צרור מחליף חום של PTFE ישר-?

במחליף חום של מעטפת וצינור, הצינורות עשויים להיות מסודרים כמסלולים ישרים בין שתי יריעות צינור או מעוקלים לצורת U- כאשר שני הקצוות מוחזקים ביריעת צינור אחת. לשינוי גיאומטרי מינורי זה יש השלכות חשובות על ניהול מתח תרמי ותחזוקה. הבחירה בין צינור U- או צרור צינורות ישר- היא קריטית לאמינות ושירות-לטווח ארוך בסביבות גימור פני השטח ועיבוד כימי עבור מחליפי חום PTFE, תוך מינוף האינרטיות הכימית המצוינת של הפולימר ומקדם ההתפשטות התרמית הגבוהה (CTE).

סקירה כללית של תצורת שני חבילות
חבילת PTFE - צינור ישר
חבילת צינורות ישרה- מורכבת מצינורות PTFE בודדים העוברים ישר מצינור כניסה לצינור יציאה בקצה הנגדי של המעטפת. כל קצה של כל צינור מהודק (מגולגל, מתרחב או מרותך) לתוך יריעות הצינור הרלוונטיות. המעטפת מקיפה את הצינורות ונוזל השירות (מדיום חימום או קירור) זורם בצד המעטפת ונוזל התהליך זורם בתוך הצינורות (או להיפך).

הצינורות והמעטפת בנויים מחומרים שונים (PTFE נגד מתכת או FRP) ומתפקדים בטמפרטורות שונות, כך שמתרחשת התפשטות תרמית דיפרנציאלית. כדי למנוע מתח יתר של הצינורות, יריעות הצינור או המעטפת, צרור צינורות ישר דורש בדרך כלל ראש צף בקצה אחד או מפרק התפשטות במעטפת. עליות עלויות ומסלולי דליפה פוטנציאליים נוצרים על ידי המורכבות הגוברת.

חבילת צינורות PTFE U-
בחבילת צינור U-, כל צינור PTFE מכופף בצורת U-. לצינור הזהה יש את שני הקצוות קבועים ביריעת צינורות אחת בקצה אחד של המחליף. העקומה נמצאת בקצה השני של הקליפה. עיצוב זה מסיר את הדרישה לצינור שני, ראש צף או מפרק התפשטות. העיקול מתפקד כקפיץ גמיש המאפשר לצינורות בצורת U להתרחב ולהידחס באופן עצמאי כאשר הטמפרטורות משתנות.

מחליפי חום PTFE מעדיפים במיוחד חבילות צינורות U- בגלל הגמישות וה-CTE הגבוה (כפי 10-20 מפלדה) של PTFE. גמישות החומר מאפשרת כיפופי U- הדוקים יותר מאלה של מתכות, ומקדם ההתפשטות הגבוה שלו הופך את הפחתת המתח התרמי לחובה.

ההבדלים העיקריים בין תכנון מכני לתפעול
הבחירה בין חבילת מחליפי חום של PTFE עם צינור U מול צינור ישר היא-החלפה בין התאמת מתח תרמי, יכולת ניקוי, שלמות דליפה ותאימות יישום.

הרפיית מתח תרמי
ל-PTFE יש מקדם התפשטות תרמית ליניארי של בערך 120-150 x 10 -6 / מעלות צלזיוס (לעומת כ- 11 x 10 -6 / מעלות צלזיוס עבור פלדת פחמן). חימום צינור PTFE באורך 2 מ' ב-20 מעלות עד 100 מעלות יגרום להתרחבותו בכ-12-15 מ"מ. בצרור צינור ישר מאובטח בשני הקצוות, התרחבות זו עלולה לגרום לכוחות לחיצה אשר יחגרו את צינורות ה-PTFE או יפגעו במפרקי יריעת הצינורות.

U-צרור: באופן טבעי כיפוף U-מקבל את ההרחבה. כשהצינור מתחמם, הוא מתארך והעיקול מתרחב מעט. רגלי ה-U מחליקות דרך תומך יריעת הצינור (או יריעת הצינור עצמו זזה מעט). אין צורך במפרק הרחבה חיצוני. לפיכך, מחזוריות תרמית של צרורות U-צינורות היא די מהימנה בשל התיקון המהותי הזה.

חבילת צינורות-ישר צרור PTFE ישר-שפופרת תיכשל במהירות במהלך מחזורי טמפרטורה ללא מפרק התפשטות או ראש צף. אם הצרורות מצוינים עם יריעות שפופרות צפות (תנועה צירית) או חיבורי התפשטות מסוג מפוח על המעטפת, יש לכלול אותם עם הצרורות. חלקים אלו מוסיפים להוצאה ואיתה גם בעיות תחזוקה.

חבילת U-צינורות מועדפת במיוחד ביישומים עם רכיבה תרמית רגילה, כגון נהלי אצווה שבהם האמבט מחומם ומקורר על בסיס יומי.

יכולת ניקוי ומניעת הדבקה
החיסרון הגדול ביותר של חבילת U-צינורות הוא שלא ניתן לנקות מכנית את החלק הפנימי של U- Bend. מכשיר ניקוי קשיח כגון מברשת ישרה, רומח או כלי הידרובלסט אינו יכול להגיע לחלק הפנימי של צינור בצורת -U מכיוון שהעיקול מונע את מעבר התקן הניקוי הקשיח.

חבילת צינור ישר-: כל הצינורות פתוחים, בקצותיהם. יש להעביר את הצינור כולו בשיטות ניקוי מכניות, כגון צחצוח תיל, מנקי צינורות סיבוביים, הזרקת מים בלחץ גבוה, או אפילו פירי קידוח. כאשר השירותים כפופים לאבנית קשה, משקעים גבישיים או זיהומים אורגניים, ניקוי מכני הוא בדרך כלל השיטה המעשית היחידה.

חבילת U-צינורות: הניקוי חייב להיעשות כימי. תמיסת ניקוי מופצת בצד הצינור כדי להמיס או לשחרר משקעים. ניקוי כימי מספיק לרוב עבור יישומי גימור משטחים רבים (למשל, אמבטיות ציפוי ניקל שבהן המשקעים רכים או מסיסים). עבור שירותים שבהם משקעים קשים או בלתי ניתנים לפתרון (למשל אבנית סידן סולפט ממי קירור) חוסר יכולת ניקוי מכנית יכול להוות סכנה.

לצרור הצינור הישר-יש יתרון חיובי אם השירות הוא כזה שבו יש סבירות להתקלות, במיוחד בצד הצינור. עם זאת, עיצוב צינור ה-U- עדיין מעשי אם נוזל התהליך שקוף או אם ניתן להסיר משקעים כימית.

נתיבי דליפה ואמינות
כל מפרק יריעת צינור הוא מיקום אפשרי של דליפה. לצרור צינורות ישרים יש שתי יריעות צינור כאשר לכל אחת יש מספר רב של חיבורי צינור-ל-שפופרת. ראש צף או מפרק התפשטות מוסיפים גם חיבורים אטומים או אטומים.

חבילת U-tube: דורש רק גיליון שפופרות אחד. כל קצוות הצינור- נמצאים באותו גיליון, מה שמפחית את מספר מיקומי הדליפות האפשריים ב-50%. לקצה הסגור של ה-U (העיקול) אין צומת האמינות הטבועה של עיצוב צינור ה-U- חשובה עוד יותר בשירותים קורוזיביים אגרסיביים שבהם אפילו דליפות קטנות אינן מקובלות.

שתי יריעות צינור מכפילים את מספר חיבורי הצינורות בחבילת צינורות ישרה-. אטמים נוספים בראש הצף או במפרק ההתפשטות עלולים להיכשל לאורך זמן. עם זאת, אם צינור בצרור צינור ישר- דולף, ניתן לסגור אותו בדרך כלל (משני הקצוות) ללא הסרה של החבילה. בחבילת צינור U-, איטום של צינור דולף עדיין אפשרי, אך הגישה מוגבלת לקצה יריעת הצינור הבודדת.

הסרה והחלפת חבילות
שני סוגי החבילות ניתנים בדרך כלל להסרה מהקליפה לצורך בדיקה או תיקון. עם זאת, צרור הצינורות U- הוא בדרך כלל קצר יותר (מכיוון שהצינורות מתקפלים על עצמם) וייתכן שיהיה קל יותר לשלוף מהקליפה. צרור הצינור הישר דורש מרווח בשני קצוות המעטפת כדי להסיר את צרור הצינורות, מה שמוסיף לטביעת הרגל הכוללת של המחליף.

המשקל של חבילות מחליפי PTFE צנוע בהשוואה לחבילות מתכת, כך שלעתים רחוקות לוגיסטיקת ההסרה מהווה דאגה מגבילה.

U-Tube לעומת Straight-Tube PTFE Bundle: Table Comparison Table
תכונה U-tube BundleStraight Tube Bundle
לוקח על עצמו התרחבות תרמית Inherent Flexible Spring - אין צורך במפרק התפשטות U-bend
מספר גיליונות צינור אחד שתיים
מספר קשרי צינור לגיליון שפופרת פחות (שני הקצוות באותו גיליון) הכפל את המספר (אחד בכל קצה של הצינור)
יכולת ניקוי מכאנית בצד הצינור לא אפשרי - U-מתכופף חוסם כלי ניקוי קשיחים נגישים לחלוטין משני הקצוות, לצחצוח ולהתזת מים
יכולת ניקוי כימית טובה - זרימת תמיסת הניקוי יעילה לטוב - יש גם ניקוי מחזורי
מסלולי דליפה פוטנציאליים יריעת שפופרת אחת - תחתונה ללא אטמי ראש צף גבוה יותר - שתי יריעות שפופרות + מפרק התפשטות או אטמי ראש צף
סובלנות לעסות נמוכה עד בינונית, ניקוי כימי בלבד גבוה - ניקוי מכני מסיר משקעים קשים.
אורכים להסרת צרור קצרים יותר (מצב מקופל) ארוך יותר (אורך מעטפת שלם משני הצדדים)
רדיוס עיקול טיפוסי של הצינור 3-5× צינור OD מינימום (PTFE הדוק יותר ממתכת) לא בשבילי
עלות (עבור שטח העברת חום שווה) בדרך כלל נמוך יותר - מבנה פשוט יותר, פחות חלקים גבוה יותר - יותר מפרקים ויותר רכיבים
יישומים בגימור משטחים ועיבוד כימי
מתי להשתמש בחבילת U-Tube PTFE
חבילת U-צינורות היא הבחירה הסטנדרטית עבור הרבה מחליפי חום PTFE בגימור משטח, במיוחד כאשר:

נוזל התהליך הוא זיהומים נקיים או בינוניים שניתן להסירו כימית (למשל חומצות מדוללות, חומרי ניקוי אלקליים, תמיסות ציפוי ללא חלקיקים מוצקים).

- רכיבה תרמית היא נפוצה (למשל חימום וקירור אצווה).

רצוי טביעת רגל קומפקטית של מחליף.

צמצם את דרכי הדליפה . - שירות חומצה אגרסיבי (למשל, חומצה הידרוכלורית או גופרתית בטמפרטורות קיצוניות).

הנוזל בצד הצינור הוא נוזל התהליך המאכל. צד המעטפת הוא נוזל שירות נקי (למשל, קיטור או מים חמים).

יישומים אופייניים כוללים תנורי חימום/מצננים לאמבט אנודיז, קווי ציפוי ניקל ללא חשמל (ניקוי כימי תקופתי) וכורים כימיים קורוזיביים.

מתי להשתמש בחבילת PTFE עם צינור ישר
אם יש לבצע ניקוי מכני, צרור ישר של צינורות הוא אידיאלי. זה דורש:

תהליכים היוצרים אבנית קשה (למשל סידן פחמתי ממי קירור או אמבטיות ציפוי כרום קשיח בהן מתפתחת חומצה כרומית).

שירותים עם נוזל צד הצינור המכיל חלקיקים מרחפים או נוטה להתגבש בקירור.

מחליפים שלא ניתן לקחת במצב לא מקוון עבור מחזורי ניקוי כימיים נרחבים; ניתן לבצע ניקוי מכני במהירות בהחלפת משמרת.

מצבים בהם אסטרטגיית תחזוקה כוללת חסימת צינורות בודדת משני הקצוות.

שימושים אופייניים הם התאוששות חום ממגדלי קירור (פוטנציאל קנה המידה), חימום של תמלחות מרוכזות וכמה הליכי טיפול בפסולת.

חומרי PTFE שיקולים מיוחדים
מודול האלסטיות הנמוך (רכות) והגמישות הגבוהה של PTFE מתאימים במיוחד לייצור צינורות U-. יש לכופף חבילות צינור U- מתכת לרדיוס מינימלי בקוטר הצינור של 3-5× כדי למנוע התקשות עבודה או סדקים. ניתן לכופף PTFE לרדיוסים בקוטר של 2-3× ללא נזק. זה מאפשר להכיל יותר צינורות עבור קוטר קליפה נתון.

עם זאת, אותה גמישות מרמזת שצינורות PTFE ישרים דורשים תמיכה זהירה כדי למנוע צניחת או רטט. לוחות תמיכה ביניים (בלבולים) נדרשים לעתים קרובות במרווחים קרובים יותר עבור חבילות PTFE ישרות- מאשר עבור צינורות מתכת.

כמו כן, יש לציין שלצינורות PTFE יש נטייה לזחול תחת עומס מכני קבוע. לעיצוב ה-U-שפופרת אין מגבלות קבועות בשני קצותיו, ולכן יש פחות חששות הרפיה הקשורים לזחילה מאשר עיצוב צינור ישר עם ראש צף.

תַקצִיר.
חבילת מחליף חום AU-או ישר-צינור PTFE? התשובה תלויה בסדרי עדיפויות סותרים של הפחתת מתח תרמי ויכולת ניקוי. צרור הצינורות U- מפצה באופן מהותי על מקדם ההתפשטות התרמית הגבוה של PTFE ללא צורך במפרקי התפשטות ומציע בנייה קלה יותר ונקודות דליפה מופחתות. הוא מאפשר גישה מכנית מלאה לחלק הפנימי של הצינורות. צרור הצינורות הישר הוא הפתרון היחיד לשירותי עיבוי שבהם יש להסיר משקעים קשים על ידי צחצוח או הידרובלציה.

עבור רוב יישומי גימור משטחים, כאשר ניקוי כימי מספיק ורכיבה תרמית נפוצה, חבילת U-צינורות היא האפשרות החסכונית-ת הבחירה. צרור הצינורות הישר- הוא הבחירה המעולה עבור מחליפי חום המטפלים בנוזלי אבנית, או שבהם נדרש ניקוי מכני על בסיס מהיר עקב לוחות זמנים של ייצור, על אף מורכבותו. בחירת החבילה צריכה להיות מכוונת על פי נטיית ההתקלה הצפויה ותדירות המחזור התרמי, כך שמחליף החום PTFE יוכל לספק שירות אמין וניתן לתחזוקה לאורך חיי הפעולה שלו.