बेयोनेट - स्टाइल पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स पारंपरिक फिक्स्ड ट्यूबशीट डिज़ाइन से कैसे भिन्न हैं?

अधिकांश शेल और ट्यूब एक्सचेंजर्स में दोनों सिरों पर ट्यूब लगे होते हैं। एक संगीन एक्सचेंजर इसे अपने सिर पर घुमाता है: ट्यूब केवल एक छोर पर तय होती हैं, दूसरा छोर एक सीलबंद बाहरी म्यान के भीतर स्लाइड करने के लिए स्वतंत्र होता है। यह सरल डिज़ाइन दो लंबे समय से चली आ रही चिंताओं, गर्मी के तनाव और रखरखाव की पहुंच को दूर करता है। पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स से जुड़ी सतह परिष्करण और रासायनिक प्रक्रिया अनुप्रयोगों की मांग के लिए संगीन व्यवस्था एक आकर्षक विकल्प है, जहां सामग्री का थर्मल विस्तार (सीटीई) का उच्च गुणांक निश्चित ट्यूबशीट समाधानों को परेशानी पैदा करता है।

संगीन निर्माण (समझाया गया)
एक संगीन शैली PTFE हीट एक्सचेंजर का नाम एक संगीन शैली प्रकाश बल्ब या पाइप युग्मन की उपस्थिति से उत्पन्न होता है, जिसमें एक भाग को दूसरे में डाला जाता है और एक बिंदु पर सुरक्षित किया जाता है। संगीन ट्यूब दो संकेंद्रित ट्यूबों, आंतरिक ट्यूब और बाहरी ट्यूब से बनी होती है, जो हीट एक्सचेंजर शब्दावली में दूर के सिरे पर सील होती है। असेंबली को एक शेल के भीतर (या सीधे एक टैंक में) रखा जाता है और इसे केवल इनलेट/आउटलेट सिरे पर ही सुरक्षित किया जाता है -आम तौर पर ट्यूबशीट या फ्लैंज पर। छड़ का दूसरा सिरा तापीय रूप से फैलने और सिकुड़ने के लिए स्वतंत्र है।

संगीन विन्यास के साथ द्रव मार्ग आमतौर पर इस प्रकार संरचित होता है:

सेवा द्रव (भाप, गर्म पानी या शीतलक) की आपूर्ति आंतरिक ट्यूब के माध्यम से की जाती है और सीलबंद सिरे तक प्रवाहित होती है।

द्रव को सीलबंद सिरे पर घुमाया जाता है और आंतरिक और बाहरी ट्यूबों के बीच कुंडलाकार क्षेत्र में वापस प्रवाहित किया जाता है।

गर्मी को बाहरी ट्यूब की दीवार के माध्यम से शेल साइड (या टैंक साइड) पर प्रक्रिया द्रव तक पहुंचाया जाता है।

फिर द्रव कुंडलाकार स्थान से उसी सिरे से बाहर निकल जाता है, जहां से वह आया था।

"अंदर {{0}और{{1}बाहर" प्रवाह चैनल इंगित करता है कि इनटेक और आउटफ्लो कनेक्टर दोनों एक्सचेंजर के एक ही छोर पर हैं। बैयोनेट ट्यूब का मुक्त सिरा सील को छोड़कर स्वतंत्र है और अक्षीय रूप से चलने के लिए स्वतंत्र है।

पारंपरिक निश्चित ट्यूबशीट डिज़ाइन के साथ प्रमुख अंतर
एक पारंपरिक फिक्स्ड ट्यूबशीट पीटीएफई हीट एक्सचेंजर में, ट्यूब दोनों सिरों पर तय होती हैं, एक ट्यूबशीट इनलेट छोर पर और दूसरी निकास छोर पर होती है। ट्यूब बंडल शेल का एक अभिन्न अंग है और शेल के साइड नोजल को शेल में वेल्ड किया जाता है। यांत्रिक व्यवहार और रखरखाव में आसानी काफी भिन्न है।

थर्मल स्ट्रेन आवास
इसके अलावा, पीटीएफई का विस्तार स्टील की तुलना में 10 से 20 गुना अधिक है (120 से 150 × 10−6 / डिग्री बनाम 11 × 10−6 / डिग्री)। एक निश्चित ट्यूबशीट डिज़ाइन में, 2 मीटर लंबाई की एक पीटीएफई ट्यूब को 20 डिग्री से 100 डिग्री तक गर्म करने पर लगभग 12-15 मिमी तक विस्तार होता है। दोनों सिरे स्थिर हैं, इस प्रकार यह विस्तार संपीड़न बल उत्पन्न करता है जो पीटीएफई ट्यूब को मोड़ सकता है या ट्यूबशीट जोड़ों को नुकसान पहुंचा सकता है। इससे बचने के लिए, एक निश्चित ट्यूबशीट पीटीएफई एक्सचेंजर को या तो इसकी आवश्यकता होगी:

फ्लोटिंग हेड (एक ट्यूबशीट को हिलने में सक्षम बनाना), या

खोल में एक विस्तार जोड़; वैकल्पिक रूप से,

बहुत छोटी ट्यूब लंबाई (एक्सचेंजर की क्षमता को सीमित करना)

इनमें से प्रत्येक विकल्प व्यय, जटिलता और संभावित रिसाव साइटें जोड़ता है।

दूसरी ओर एक संगीन शैली पीटीएफई हीट एक्सचेंजर थर्मल विस्तार के लिए आंतरिक रूप से सहनशील है। जैसे ही पीटीएफई फैलता है और सिकुड़ता है, बैयोनेट ट्यूब का मुक्त सिरा अक्षीय रूप से शेल या बाहरी आवरण में स्लाइड करता है। एक्सपेंशन ज्वाइंट, फ्लोटिंग हेड या अद्वितीय सामग्री मिलान की आवश्यकता समाप्त हो गई है। बड़े तापमान में उतार-चढ़ाव या बार-बार थर्मल साइक्लिंग से जुड़े अनुप्रयोगों के लिए संगीन रूप विशेष रूप से आकर्षक है।

बंडलों की रखरखाव पहुंच और हटाने की क्षमता
संगीन डिज़ाइन का एक प्रमुख यांत्रिक लाभ यह है कि पूरे ट्यूब बंडल को शेल साइड पाइपिंग को बाधित किए बिना एक्सचेंजर से हटाया जा सकता है। बंडल को एक छोर पर खोल में रखा जाता है और एक एकल निकला हुआ किनारा या ट्यूबशीट द्वारा जगह पर रखा जाता है। सफाई, निरीक्षण या प्रतिस्थापन के लिए बंडल को हटाने के लिए:

ट्यूब की ओर का इनलेट/आउटलेट पाइप काट दिया गया है।

बंडल के निकला हुआ किनारा बोल्ट हटा दें।

बंडल को अक्षीय दिशा में खोल से निकाला जाता है।

शेल अपनी स्थिति में है और सभी शेल साइड पाइपवर्क (नोजल, गास्केट और कनेक्टर सहित) बरकरार है।

एक निश्चित ट्यूबशीट डिज़ाइन में, ट्यूब बंडल को हटाना कहीं अधिक जटिल है। शेल के दोनों सिरों को खोलना होगा, और शेल साइड नोजल को डिस्कनेक्ट करना या पूरे एक्सचेंजर को लाइन से हटाना आवश्यक हो सकता है। व्यस्त प्रक्रिया स्थानों में बड़े एक्सचेंजर्स के लिए यह एक बड़ी परियोजना हो सकती है।

उन सेवाओं के लिए जहां नियमित सफाई आवश्यक है (उदाहरण के लिए, गंदगीयुक्त सतह परिष्करण स्नान), बैयोनेट एक्सचेंजर में बंडल हटाने की आसानी एक निर्णायक लाभ है। एक संगीन बंडल को निकालने, साफ करने और वापस रखने में केवल कुछ घंटे लगते हैं; एक निश्चित ट्यूबशीट बंडल का मतलब पूरे दिन या उससे अधिक का डाउनटाइम हो सकता है।

प्रदर्शन के साथ थर्मल मुद्दे
बेयॉनेट डिज़ाइन में थर्मल प्रदर्शन व्यापार {{0} छूट है। कुंडलाकार प्रवाह पथ (आंतरिक ट्यूब में और कुंडलाकार के माध्यम से वापस प्रवाहित होने वाला तरल पदार्थ) एक डबल -पाइप प्रभाव देता है। ऐसे दो कारण हैं जिनकी वजह से समग्र ताप अंतरण गुणांक तुलनीय काउंटरफ़्लो फिक्स्ड ट्यूबशीट डिज़ाइन से कुछ हद तक कम है:

कम प्रभावी तापमान अंतर - प्रवाह पैटर्न शुद्ध काउंटरफ्लो नहीं है, बल्कि काउंटरफ्लो और समानांतर प्रवाह का मिश्रण है, जो लॉग माध्य तापमान अंतर (एलएमटीडी) को कम करता है।

कुंडलाकार पक्ष पर कम वेग - समान समग्र प्रवाह दर के लिए कुंडलाकार अंतराल में एकल ट्यूब की तुलना में कम वेग हो सकता है और यह फिल्म गुणांक को प्रभावित करता है।

हालाँकि, यह कमी अक्सर छोटी होती है (10-20%) और अक्सर लंबी ट्यूबों का उपयोग करने की संभावना से इसका मुकाबला किया जाता है (क्योंकि थर्मल विस्तार एक सीमित कारक नहीं है) और अधिक शेल-साइड वेग पर काम करता है। कई सतही परिष्करण अनुप्रयोगों में सेवाक्षमता के फायदे कम दक्षता के नुकसान से कहीं अधिक होते हैं।

सामग्री एवं निर्माण
बेयोनेट एक्सचेंजर्स ग्रेफाइट और पीटीएफई निर्माण के लिए लोकप्रिय हैं क्योंकि वे तनाव के तहत भंगुर या रेंगते हैं और इन सामग्रियों में पर्याप्त थर्मल विस्तार होता है। संगीन डिज़ाइन सामग्री के गुणों के साथ काम करता है, उनके विरुद्ध नहीं।

पीटीएफई बैयोनेट एक्सचेंजर्स में, आंतरिक और बाहरी ट्यूब आमतौर पर पीटीएफई या पीएफए ​​(पेरफ्लूरोअल्कोक्सी) से निर्मित होते हैं। सीलबंद सिरे को दो ट्यूबों को एक साथ जोड़कर वेल्डिंग या हीट फ़्यूज़िंग द्वारा बनाया जाता है। मुक्त सिरा खुला होता है और भीतरी ट्यूब एक ट्यूबशीट या फेरूल से होकर गुजरती है। बाहरी ट्यूब को पीटीएफई गैस्केट या ओ {{3} रिंग द्वारा ट्यूबशीट के खिलाफ सील कर दिया जाता है जो अक्षीय स्लाइडिंग की अनुमति देता है और रिसाव को रोकता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि कंपन से बचने के लिए संगीन ट्यूब के मुक्त सिरे को पकड़ना चाहिए। लंबी संगीन ट्यूबों (उदाहरण के लिए . 3-5 मीटर) में बाहरी ट्यूब को अक्षीय गति को बाधित किए बिना मार्गदर्शन करने के लिए शेल के अंदर मध्यवर्ती समर्थन रिंग या बैफल्स का उपयोग किया जाता है। इस समर्थन के बिना, प्रवाह प्रेरित कंपन झल्लाहट और समय से पहले विफलता पैदा कर सकता है।

तुलना तालिका: बेयोनेट बनाम फिक्स्ड ट्यूबशीट पीटीएफई एक्सचेंजर फ़ीचर बेयोनेट स्टाइल पीटीएफई एक्सचेंजर फिक्स्ड ट्यूबशीट पीटीएफई एक्सचेंजर ट्यूब फिक्सिंग, एक सिरा स्थिर, दूसरा सिरा हिलने-डुलने के लिए स्वतंत्र, दोनों सिरे ट्यूब शीट से जुड़े हुए
थर्मल विस्तार आवास निहित - मुक्त अंत स्लाइड; किसी एक्सपेंशन ज्वाइंट की आवश्यकता नहीं, फ्लोटिंग हेड, एक्सपेंशन ज्वाइंट या बेहद छोटी ट्यूबों की आवश्यकता होती है
बंडल हटाने की क्षमता शेल पाइपिंग को बाधित किए बिना एक छोर से बंडल को आसानी से खींचना, दोनों सिरों को अलग करना कठिन होता है, इसमें अक्सर लाइन से एक्सचेंजर को हटाना शामिल होता है।
शेलकैन में नोजल बंडल हटाने के दौरान जुड़े रहते हैंएक्सचेंजर को अलग करना या स्थानांतरित करना पड़ता है
ट्यूब साइड कनेक्शन इनलेट और आउटलेट एक ही छोर पर इनलेट और आउटलेट विपरीत छोर पर (आम तौर पर)
संकेंद्रित ट्यूबों के माध्यम से अंदर और बाहर प्रवाह पथ (डबल{0}}पाइप प्रभाव)सीधे माध्यम से (एक पास) या रिटर्न बोनट के साथ मल्टी-पास
थर्मल दक्षता थोड़ी कम (एलएमटीडी सुधार कारक 0.85-0.95) अधिक (वास्तविक काउंटर प्रवाह मिल सकता है)
औसत अधिकतम. ट्यूब की लंबाई हैंडलिंग और कंपन सीमित थर्मल तनाव थर्मल विस्तार द्वारा सीमित (आमतौर पर विस्तार जोड़ के बिना पीटीएफई के लिए 1.5-2.5 मीटर)
गंदगी सहनशीलता अच्छी है, सफाई के लिए बंडल को अलग किया जा सकता है - सफाई के संचालन में अतिरिक्त समय लगता है
छोटी इकाइयों के लिए मूल्य। मध्यम - एकल ट्यूबशीट, कोई विस्तार जोड़ नहीं निचला - छोटी ट्यूबों के लिए आसान संयोजन
बड़ी/लंबी इकाइयों की लागत कम - महंगे विस्तार जोड़ों की कोई आवश्यकता नहीं, अधिक - फ्लोटिंग हेड या विस्तार जोड़ों की लागत बढ़ जाती है
बेयोनेट पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स के लिए व्यावहारिक उपयोग
रासायनिक प्रसंस्करण और सतह परिष्करण में कई विशिष्ट मामलों के लिए संगीन डिजाइन को प्राथमिकता दी जाती है:

प्रतिदिन एक्सचेंजर के कई हीटिंग और कूलिंग चक्रों के साथ गंभीर थर्मल साइक्लिंग - बैच प्रक्रियाएं। निःशुल्क {{2}स्लाइडिंग बेयॉनेट ट्यूब बिना किसी तनाव के साइकिल चलाने की अनुमति देती हैं।

गंदगी फैलाने वाली सेवाएँ - स्नान जो गर्मी हस्तांतरण सतह पर स्केल, कीचड़, या कार्बनिक कोटिंग्स छोड़ते हैं। नियमित रूप से निर्धारित आधार पर यांत्रिक या रासायनिक सफाई के लिए बंडल को खींचने में सक्षम होना महत्वपूर्ण है।

आक्रामक एसिड वातावरण में PTFE की आवश्यकता होती है - PTFE रासायनिक रूप से निष्क्रिय है और आक्रामक एसिड (जैसे हाइड्रोक्लोरिक, सल्फ्यूरिक, हाइड्रोफ्लोरिक) के लिए निर्दिष्ट है। बेयोनेट डिज़ाइन ट्यूब की तरफ सील और संभावित रिसाव स्थानों की संख्या को कम करता है।

सीमित पहुंच स्थान - जब एक्सचेंजर को किसी गड्ढे में, दीवार के सामने, या ऐसे स्थान पर बनाने की आवश्यकता होती है जहां दोनों सिरों तक पहुंच प्राप्त नहीं की जा सकती है। एक संगीन एक्सचेंजर की सेवा केवल एक छोर पर की जाती है।

रेट्रोफिट इंस्टॉलेशन - थर्मल थकान की समस्याओं के साथ मौजूदा फिक्स्ड ट्यूबशीट एक्सचेंजर का प्रतिस्थापन उन विफलताओं का मूल कारण बैयोनेट डिज़ाइन द्वारा हटा दिया जाता है।

इसके विपरीत, फिक्स्ड ट्यूबशीट सिस्टम अभी भी इसके लिए प्रतिस्पर्धा करते हैं:

छोटे, छोटे एक्सचेंजर्स (ट्यूब की लंबाई <1.5 मीटर) जब गर्मी का विस्तार कोई समस्या नहीं है।

थर्मल साइकलिंग के बिना अनुप्रयोग। बहुत शुद्ध तरल पदार्थ.

जब एलएमटीडी को अधिकतम करने के लिए शुद्ध प्रतिप्रवाह आवश्यक है (उदाहरण के लिए करीबी तापमान दृष्टिकोण के साथ गर्मी वसूली)।

बजट की कमी वाली परियोजनाएं जहां सबसे कम अग्रिम लागत मुख्य चालक है।

स्थापना और संचालन संबंधी विचार
बैयोनेट शैली पीटीएफई हीट एक्सचेंजर को निर्दिष्ट करने में कई व्यावहारिक पहलुओं को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

मुक्त सिरे का समर्थन संगीन ट्यूब के मुक्त सिरे को समर्थित किया जाना चाहिए, लेकिन कसकर तय नहीं किया जाना चाहिए। धातु {{1} से - पीटीएफई संपर्क को पीटीएफई पहनने वाली आस्तीन या कम घर्षण रिंगों के माध्यम से रोका जाता है।

सील डिज़ाइन - ट्यूबशीट में बाहरी ट्यूब के प्रवेश के लिए स्लाइडिंग सील रिसाव के बिना अक्षीय गति की अनुमति देगी। स्प्रिंग एनर्जाइज़र के साथ पीटीएफई लिप सील्स या ओ{{2}रिंग्स आम हैं।

प्रवाह वितरण - सुनिश्चित करें कि दबाव में अत्यधिक कमी से बचने के लिए कुंडलाकार अंतर पर्याप्त रूप से बड़ा है। ट्यूब व्यास और प्रवाह वेग के आधार पर अंतर आम तौर पर 2-5 मिमी होता है।

ट्यूब कंपन - भंवर प्रेरित कंपन से बचने के लिए बैफल्स या सपोर्ट प्लेट्स को 0.5-1.0 मीटर के अंतराल पर स्थित किया जाना चाहिए। समर्थन अक्षीय स्लाइडिंग की अनुमति देगा।

यह भी ध्यान दें कि बैयोनेट एक्सचेंजर्स को एक ही शेल में कई संख्या में स्थापित किया जा सकता है। बहु-संगीन डिज़ाइन एक साथ बड़ी संख्या में संगीन ट्यूबों का उपयोग करता है, सभी एक ही ट्यूबशीट पर बांधे जाते हैं। यह व्यवस्था गर्मी हस्तांतरण के लिए एक बड़ा क्षेत्र और केवल एक छोर से रखरखाव तक पहुंच प्रदान करती है।

निष्कर्ष