Титанијумски измењивачи топлоте: плоча-и-оквир наспрам омотача-и-водич за избор

Две архитектуре, једна материјална породица

Титанијумски измењивачи топлоте се деле на две доминантне архитектуре, а избор између њих се обично врши на основу термичког рада, понашања загађивања и расположивог простора, а не на основу материјала. Јединице плоча-и-рамова слажу валовите металне плоче да формирају уске правоугаоне канале; љуске-и-јединице пролазе цев кроз цилиндрични омотач. Оба се ослањају на исту фамилију материјала, и оба су кодирана под АСМЕ БПВЦ Одељак ВИИИ Дивизија 1 када формирају границу притиска.

Оно што титанијум доноси у оба дизајна је пасивни оксидни филм који уклања хлорисану расхладну воду, рад са бочатом и морском водом и благо смањује процесне токове где би нерђајући челик испао у току једне сезоне. Његова мала густина значи да велики измењивач тежи само делић еквивалентне јединице од нерђајућег челика, што је важно за кровне-монтаже и инсталације{2}}у којима је конструкцијски челик стварна линија трошкова.

Јединице плоча-и-рамова: Где се титанијум исплати

Плочасте јединице постижу укупне коефицијенте преноса топлоте од 3000 до 7000 В/м2.К за рад -на-вода, наспрам отприлике 600 до 1200 В/м2.К за упоредиви измењивач омотача-и-. Разлог је геометријски: валовитост ствара високу турбуленцију при ниском Рејнолдсовом броју, а канали су танки, па је термални пут кратак. Јединица плоча која обавља исту дужност као измењивач шкољке-и-обично заузима око једне петине површине.

Механичка конструкција је једноставна. Плоче су пресоване од хладно-ваљаног титанијумског лима на АСТМ Б265 у степену 1 или степену 2, заптивене око периферије и на отворима отвора еластомерним заптивкама и стегнуте између фиксног и покретног поклопца помоћу завртњи. Пакет плоча се налази на горњој и доњој носећој шипки, тако да се појединачне плоче могу уклонити ради чишћења без ометања цевовода. Пошто су плоче једине компоненте које се влаже, оквир може бити од угљеничног челика док страна процеса остаје у потпуности од титанијума.

Границе дизајна су постављене заптивком, а не металом. Нитрилна гума је обично ограничена на око 110 Ц, а ЕПДМ на отприлике 150 Ц, а стандардне јединице са заптивком су обично оцењене на око 25 бара. Изнад тих граница архитектура плоча губи своју предност и заварена или полу{5}}заварена конструкција, или дизајн шкољке-и-, постаје практичан пут.

Јединице{0}}и-оклопне цеви са титанијумском цеви

Коло{0}}и-измењивачи остају стандард где су притисци високи, температуре прелазе границе заптивача или је страна процеса јако запрљана и мора да се чисти механичким путем. Титанијумска цев се испоручује према АСТМ Б338 у бешавној или завареној и потпуно жареној конструкцији, са степеном 2 као општим избором-намена за морску воду и воду за хлађење и степеном 12 где се хлориди концентришу у пукотинама на повишеној температури.

Спојеви цеви---цеви су кључни детаљ. Користе се ширење ваљка, хидраулично ширење и заваривање заптивки, а сваки ствара пукотину у којој се хлориди могу концентрирати. Због тога измењивачи морске воде често одређују цев степена 12 са цевним лимом степена 2 или 12, и зашто неки дизајни користе дупле цевне плоче са вентилираним простором између њих за критичне услове. Материјал цевног лима мора бити металуршки компатибилан са цеви тако да се на споју не ствара галвански пар.

Одабир материјала по дужности

Степен 2 према АСТМ Б338 захтева минималну затезну чврстоћу од 345 МПа и минималну границу течења од 275 МПа са издужењем од 20 процената, што је више него довољно за рад цеви. Тамо где је потребна већа чврстоћа за цевне плоче, вијке или структурне компоненте, користи се степен 5 Ти-6Ал-4В према АСТМ Б348, и треба га електрично изоловати од титанијумске цеви само ако је различит метал као што је челик такође присутан у колу.

Прљање, чишћење и радни век

Три тачке дизајна одређују да ли измењивач титанијума достиже очекивани век трајања. Прва је брзина. Титанијум је добро отпоран на корозију ерозије, али превелика брзина цеви у присуству суспендованих чврстих материја и даље ће истрошити зид цеви, а већина спецификација ограничава брзину морске воде у разумном опсегу договореном између дизајнера и оператера. Други је контрола депозита. Филм од титановог оксида не троши кисеоник из воде, али наслаге и даље стварају зоне-исцрпљене кисеоником; одржавање површина чистим је мера контроле корозије, а не само термичка.

Треће је хемијско чишћење. Раствори за чишћење хлороводоничне и сумпорне киселине су прихватљиви за титанијум у оквиру контролисане концентрације, температуре и временских ограничења, али свако средство за чишћење које садржи флуор мора бити потпуно искључено. Флуорид напада титанијум чак и при ниској концентрацији и на температури околине, а један циклус чишћења са средством за уклањање каменца који садржи флуорид- може да перфорира сноп цеви. Исто правило важи за избор заптивки и заптивки, где се не смеју користити једињења која садрже флуор-.

Са термичке стране, титанијумске плоче и цеви не треба да се третирају као материјал високе{0}}проводљивости. Степен 2 проводи топлоту на око 22 В/мК, тако да се површина израчунава уместо да се мери из постојеће челичне конструкције, а у условима кондензације или кључања отпор зида доприноси стварном, израчунљивом уделу у укупном отпору.

Често постављана питања

Q:Да ли је плочасти измењивач топлоте увек ефикаснији од измењивача са омотачем-и-?
О: За чисте,{0}}течности ниске вискозности у границама температуре и притиска заптивача, да. Јединице плоча достижу укупне коефицијенте од отприлике 3000 до 7000 В/м2.К у односу на воду-на-дужину у односу на 600 до 1200 В/м2.К за шкољку{10}}и-цијев. Изнад око 150 Ц, или где притисци прелазе отприлике 25 бара, предност нестаје.

Q:Која врста титанијума се користи за цев измењивача топлоте морске воде?
О: Оцена 2 према АСТМ Б338 је избор опште намене. Тамо где се хлориди концентришу у пукотинама на повишеној температури, као што су спојеви испод цеви-на-лимова, класа 12 према АСТМ Б338 или АСТМ Б861 је пожељна због његове супериорне отпорности на корозију у пукотинама.

Q:Која је минимална затезна чврстоћа титанијумске цеви разреда 2?
О: АСТМ Б338 захтева минималну затезну чврстоћу од 345 МПа, минималну границу течења од 275 МПа и минимално издужење од 20 процената за степен 2.

Q:Да ли се титанијумски измењивачи топлоте могу очистити киселином?
О: Да, са растворима хлороводоничне или сумпорне киселине у контролисаној концентрацији, температури и времену контакта. Средства за чишћење која садрже флуор се никада не смеју користити, јер флуор разбија пасивни филм и може да перфорира зид цеви.

Q:Да ли су заварене титанијумске цеви прихватљиве за измењиваче топлоте?
О: Да. АСТМ Б338 покрива и бешавне и заварене цеви, а заварена и потпуно жарена цев је прихваћена за веома широк опсег дужности под условом да је завар прописно заштићен током производње и да готова цев прође испитивање вртложним струјама.

Q:Зашто се титанијум даје предност у односу на нерђајући челик за расхладну воду?
О: Врсте нерђајућег челика које су отпорне на ломљење хлорида у води за хлађење су скупе и још увек су рањиве у пукотинама и испод наслага. Филм од титановог оксида је стабилан у хлорисаној води, бочаћој води и морској води без додатка легуре за отпорност на корозију, а његова ниска густина смањује структурну цену инсталације.