पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स में बाईपास रिसाव क्यों होता है और इसे कैसे ठीक किया जाता है?

बाईपास रिसाव बाहरी वातावरण में रिसाव नहीं है, बल्कि एक आंतरिक छोटा {{0}कट{1}शेल {{2}तरल तरल पदार्थ है जो ट्यूब बंडल के माध्यम से बहने के बजाय उसके चारों ओर बहता है। यह आंतरिक बाईपास गर्मी हस्तांतरण सतह का नुकसान और एक्सचेंजर प्रभावकारिता में कमी है लेकिन बाहर से दिखाई नहीं देता है। प्रदर्शन हानि का निदान करने और सफल मरम्मत की योजना बनाने के लिए बाईपास रिसाव पीटीएफई हीट एक्सचेंजर समस्याओं के मार्गों और कारणों को जानना महत्वपूर्ण है। यह आलेख सामान्य रिसाव चैनलों, रिसाव के कारणों और थर्मल प्रदर्शन को बहाल करने के लिए मरम्मत चरणों पर चर्चा करता है।

बायपास रिसाव: यह क्या है और यह क्यों महत्वपूर्ण है?
एक शेल {{0}और {{1}ट्यूब हीट एक्सचेंजर में, शेल{2}साइड तरल पदार्थ को ट्यूब बंडल में प्रवाहित होना चाहिए, जो बैफल्स द्वारा निर्देशित होता है। बाईपास रिसाव तब होता है जब उस तरल पदार्थ का कुछ हिस्सा ट्यूबों को नहीं छूता है, क्योंकि यह छोटे, कम प्रतिरोध पथ से बहता है। द्रव एक छोटे या शून्य तापमान परिवर्तन के साथ एक्सचेंजर से निकल जाता है, जिससे समग्र गर्मी हस्तांतरण दर कम हो जाती है।

बाईपास रिसाव हानिकारक है, विशेष रूप से पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स के लिए जिनकी तापीय चालकता पहले से ही धातु इकाइयों की तुलना में कम है। 20% का बाईपास प्रवाह प्रभावी गर्मी हस्तांतरण गुणांक को 25-35% तक कम कर सकता है क्योंकि बाईपास किया गया द्रव गर्मी विनिमय में भाग नहीं लेता है। समस्या आंतरिक है और इसे बाहरी दृश्य निरीक्षण या दबाव परीक्षण द्वारा नहीं पाया जा सकता है, केवल थर्मल प्रदर्शन निगरानी या आंतरिक परीक्षा द्वारा पाया जा सकता है।

पीटीएफई हीट एक्सचेंजर प्राथमिक बाईपास रिसाव पथ
शेल -साइड तरल पदार्थ ट्यूब बंडल को तीन अलग-अलग तरीकों से बायपास कर सकता है।

1. बंडल-से-शैल क्लीयरेंस (वलयाकार बाईपास)
सबसे बाहरी नलियों और खोल की भीतरी दीवार के बीच हमेशा एक जगह होती है। ट्यूब बंडल को डालने और हटाने के लिए यह कुंडलाकार गैप आवश्यक है। इस अंतर को एक अच्छी तरह से निर्मित एक्सचेंजर में सीलिंग स्ट्रिप्स (कभी-कभी बाईपास सील भी कहा जाता है) या डमी ट्यूबों से भरा जाता है जो प्रवाह को प्रतिबंधित करते हैं। सीलिंग स्ट्रिप्स अक्सर फ्लैट स्टील बार या पीटीएफई से भरी हुई स्ट्रिप्स होती हैं जो बैफल्स से चिपकी होती हैं, जो बाहर की ओर निकलती हैं और शेल की दीवार से संपर्क करती हैं।

जब सीलिंग स्ट्रिप्स गायब, घिसी हुई या फटी होती हैं, तो शेल की तरफ से तरल पदार्थ ट्यूब बंडल में प्रवेश किए बिना कुंडलाकार अंतराल के माध्यम से आसानी से बह जाता है। यह प्रमुख बाइपास सड़क है.

2. शेल क्लीयरेंस के लिए बाधक
बाफ़ल खोल में कसकर फिट नहीं होते हैं। असेंबली और थर्मल विस्तार को सक्षम करने के लिए थोड़ी सी निकासी (आमतौर पर 1-3 मिमी) प्रदान की जाती है। प्रत्येक बफ़ल के किनारों पर तरल पदार्थ बह सकता है, विशेष रूप से ऊपर और नीचे जहां बफ़ल कट होता है। नए एक्सचेंजर्स में रिसाव मामूली है (कुल प्रवाह का 2-5%)। यदि, फिर भी बैफल्स क्षतिग्रस्त हो जाते हैं, मुड़ जाते हैं, क्षत-विक्षत हो जाते हैं या घिस जाते हैं, तो निकासी बढ़ जाएगी और बाईपास प्रवाह काफी बढ़ जाएगा।

वॉटर हैमर (स्टीम हैमर), शेल साइड तरल पदार्थ में ले जाए जाने वाली विदेशी वस्तुएं, और मेटल बैफल घटकों का क्षरण पीटीएफई हीट एक्सचेंजर बैफल्स को नुकसान पहुंचा सकता है (पीटीएफई ट्यूब स्वयं संक्षारण नहीं करते हैं, लेकिन मेटल बैफल्स और सपोर्ट प्लेट्स हो सकते हैं)।

3. बाफ़ल दूरी तक ट्यूब
प्रत्येक बाफ़ल में एक छेद होता है जिसके माध्यम से एक PTFE ट्यूब बहती है। लचीली पीटीएफई ट्यूब की गति की अनुमति देने और थर्मल विस्तार के दौरान बंधन को रोकने के लिए 0.2 से 0.5 मिमी की जगह आवश्यक है। ये छोटे कुंडलाकार छेद तरल पदार्थ को बाहर निकलने की अनुमति दे सकते हैं। अधिकांश डिज़ाइनों में (आमतौर पर) बायपास करने के लिए ट्यूब टू बाफ़ल लीकेज का एक छोटा सा योगदान होता है<5% of total bypass) due of the pressure drop across each baffle forcing flow down the many tube holes. However, the cumulative effect can be significant in exchangers with many baffles and low-viscosity fluids.

पीटीएफई बाईपास लीकेज हीट एक्सचेंजर्स के कारण
आंतरिक जांच से आमतौर पर निम्नलिखित में से एक या अधिक स्थितियों का पता चलता है:

खराब या गुम मौसम स्ट्रिपिंग
सीलिंग स्ट्रिप्स को स्क्रू, क्लिप या वेल्डिंग के साथ बैफल्स में बांधा जाता है। समय के साथ पेंच ढीले हो सकते हैं, क्लिप ख़राब हो सकते हैं, या पट्टियाँ स्वयं खराब हो सकती हैं या खराब हो सकती हैं। कुछ फ़ील्ड में मरम्मत किए गए बंडलों में ट्यूबिंग के बाद सीलिंग स्ट्रिप्स को फिर से स्थापित नहीं किया गया हो सकता है। यह एक नियमित खोज है कि सीलिंग स्ट्रिप्स केवल कुछ बफल्स पर मौजूद हैं, या पूरी तरह से अनुपस्थित हैं।

क्षतिग्रस्त बफल्स,
बैफल्स को इसके द्वारा तोड़ा जा सकता है:

स्टीम हैमर - बार-बार आने वाली शॉक तरंगें ट्यूब के उद्घाटन के पास धातु के बफ़ल को मोड़ या चकनाचूर कर सकती हैं।

संक्षारण - स्टील बैफल्स संक्षारक उपयोग में पतले हो सकते हैं और अपना आकार खो सकते हैं (यहां तक ​​कि पीटीएफई टयूबिंग के साथ भी)।

यांत्रिक प्रभाव - यदि ठीक से संरेखित नहीं किया गया तो बंडल डालने या हटाने के दौरान बैफल्स मुड़ सकते हैं।

अब खोल के साथ अच्छी तरह से फिट नहीं बैठता, एक मुड़ा हुआ बाफ़ल काफी दूरी पैदा करता है। टूटे हुए बाफ़ल में वे हिस्से गायब हो सकते हैं जो प्रवाह की अनुमति देंगे।

मूल डिज़ाइन से बड़ा शैल क्लीयरेंस
कम लागत वाले कुछ पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स का निर्माण निर्माण को सुविधाजनक बनाने के लिए अत्यधिक बंडल {{1} से {{2} शेल क्लीयरेंस के साथ किया जाता है। 10 मिमी या उससे अधिक का अंतर हो सकता है। सीलिंग पट्टियाँ गायब हैं या बहुत छोटी हैं। इन स्थितियों में, बाईपास लीकेज एक डिज़ाइन विशेषता है और इसे बड़े रीडिज़ाइन के बिना पूरी तरह से समाप्त नहीं किया जा सकता है।

एक्सचेंजर खोले बिना बाईपास रिसाव का निदान कैसे करें
यदि बायपास रिसाव का संदेह हो:

इनलेट/आउटलेट तापमान और प्रवाह दर से गणना की गई गर्मी हस्तांतरण दर, डिज़ाइन आंकड़े से बहुत कम है, भले ही ट्यूब साफ हैं और कोई बाहरी रिसाव नहीं है।

शेल साइड दबाव ड्रॉप समान प्रवाह दर पर ऐतिहासिक रीडिंग से छोटा है। कम दबाव ड्रॉप का मतलब है कि द्रव कम प्रतिरोध (बाईपास) वाले चैनल से बह रहा है।

शेल के पार्श्व द्रव (ΔT) का तापमान परिवर्तन अपेक्षित नहीं है और ट्यूब के पार्श्व आउटपुट का तापमान भी लक्ष्य से बाहर है।

सबसे पहले, खराब प्रदर्शन के लिए वैकल्पिक स्पष्टीकरणों को खारिज करना महत्वपूर्ण है: फाउलिंग, फंसे हुए गैर-संघनित पदार्थ, या कम प्रवाह दर। यदि वे गायब हो जाते हैं तो यह संभवतः बायपास लीकिंग है।

बायपास रिसाव सुधारात्मक कार्रवाइयां
उचित मरम्मत ट्यूब बंडल की गंभीरता और पहुंच पर निर्भर है।

1. सीलिंग स्ट्रिप्स को बदलना (सबसे आम फिक्स)
हटाने योग्य ट्यूब बंडलों वाले एक्सचेंजर्स के लिए, नियोजित शटडाउन के दौरान सीलिंग स्ट्रिप्स को डाला या हटाया जा सकता है। प्रक्रिया यह है:

शेल कवर हटा दिया जाता है और ट्यूब बंडल बाहर खींच लिया जाता है।

बैफल्स का निरीक्षण किया जाता है. मौजूदा सीलिंग पट्टी के खांचे से मलबे और जंग को साफ करें।

नई सील स्ट्रिप्स (अक्सर पीटीएफई संसेचित कपड़े, धातु स्प्रिंग स्ट्रिप्स या ठोस पीटीएफई बार) को आवश्यक लंबाई में काटा जाता है और प्रत्येक बाफ़ल पर स्लॉट में फिट किया जाता है। पट्टियों को एक छोटे से हस्तक्षेप फिट (0.2-0.5 मिमी संपीड़न) के साथ खोल की आंतरिक दीवार से संपर्क करने के लिए बाहर की ओर प्रक्षेपित किया जाना चाहिए।

पट्टियों को स्क्रू द्वारा या बैफ़ल के किनारों को छीलकर (धातु पट्टियों के लिए) अपनी जगह पर रखा जाता है। कुछ डिज़ाइन बफ़ल के विरुद्ध खोल के दबाव से पट्टियों को पकड़ते हैं।

बंडल को पुनः स्थापित किया गया है और एक्सचेंजर का परीक्षण किया गया है।

यदि बैफल्स क्षतिग्रस्त नहीं हैं तो यह मरम्मत आम तौर पर 90-100% खोई हुई कार्यक्षमता को पुनः प्राप्त कर लेती है।

2. बाफ़ल की मरम्मत या प्रतिस्थापन
केवल सीलिंग स्ट्रिप्स उन बाफ़लों को ठीक नहीं कर सकतीं जो मुड़े हुए, टूटे हुए या संक्षारणग्रस्त हैं। क्षतिग्रस्त बैफल्स को ठीक किया जाना चाहिए या बदला जाना चाहिए। पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स के लिए, बैफल्स आम तौर पर धातु (स्टेनलेस स्टील या कार्बन स्टील) से बने होते हैं जो हो सकते हैं:

सीधा - छोटे मोड़ों को हाइड्रोलिक प्रेस में सपाट धकेला जा सकता है।

वेल्डेड - दरारों को वेल्ड किया जाता है और चिकना किया जाता है। इस बात का ध्यान रखा जाता है कि बाधक विकृत न हो।

प्रतिस्थापित - गंभीर रूप से क्षतिग्रस्त बैफल्स को बंडल से काट दिया जाता है और नए बैफल्स को पीटीएफई ट्यूबों पर पिरोया जाता है। यह एक श्रमसाध्य ऑपरेशन है, जिसे अक्सर पूर्ण रीट्यूबिंग के दौरान किया जाता है।

बाफ़ल मरम्मत के बाद, नई सीलिंग स्ट्रिप्स लगाई जाती हैं।

3. शैल-पार्श्व प्रवाह समायोजन (अस्थायी शमन)
उन स्थितियों के लिए जहां तत्काल जुदा करना संभव नहीं है, परिचालन समायोजन आंशिक रूप से बाईपास रिसाव की भरपाई कर सकता है। शेल के पार्श्व प्रवाह दर को बढ़ाने से ट्यूब बंडल और बाईपास गैप दोनों के माध्यम से वेग बढ़ जाता है। क्योंकि दबाव ड्रॉप वेग के वर्ग के साथ बढ़ता है, एक उच्च प्रवाह दर वास्तव में ट्यूबों को पार करने वाले तरल पदार्थ के अनुपात में सुधार कर सकती है। हालाँकि, यह मूल कारण को ठीक नहीं करता है और पंपिंग ऊर्जा को बढ़ाता है। इसे एक अस्थायी उपाय ही माना जाता है.

4. गंभीर निकासी मुद्दों के लिए नया स्वरूप
स्वाभाविक रूप से बड़े आकार के शेल क्लीयरेंस (खराब मूल डिजाइन) वाले एक्सचेंजर्स में, मोटी सीलिंग स्ट्रिप्स के साथ रेट्रोफिटिंग या कुंडलाकार स्थान में डमी ट्यूब स्थापित करने का प्रयास किया जा सकता है। डमी ट्यूब पीटीएफई ट्यूबिंग की छोटी लंबाई होती हैं जिन्हें सबसे बाहरी ट्यूब छेद में रखा जाता है लेकिन ट्यूबशीट के सिरों पर सील कर दिया जाता है ताकि कोई तरल पदार्थ उनके माध्यम से प्रवाहित न हो। वे जगह घेरते हैं और बाईपास को अवरुद्ध करते हैं। इस दृष्टिकोण के लिए बैफल्स और ट्यूबशीट में अतिरिक्त छेद करने की आवश्यकता होती है और यह आमतौर पर एक विशेष मरम्मत की दुकान द्वारा किया जाता है।

क्रॉस-अनुभागीय आरेख विवरण (पाठ प्रतिनिधित्व)
निम्नलिखित विवरण एक विशिष्ट PTFE शेल में बायपास पथ को दर्शाता है और ट्रांसवर्स क्रॉस अनुभाग में देखे गए ट्यूब हीट एक्सचेंजर को दिखाता है:

बाहरी वृत्त खोल की भीतरी दीवार का प्रतिनिधित्व करता है।

अंदर, छोटे वृत्तों की एक गोलाकार श्रृंखला PTFE ट्यूबों का प्रतिनिधित्व करती है।

सबसे बाहरी ट्यूब सर्कल और शेल की आंतरिक दीवार के बीच का अंतर बंडल{0}}से{{1}शेल क्लीयरेंस (कुंडलाकार बाईपास पथ) है। एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए एक्सचेंजर में, सीलिंग स्ट्रिप्स (बैफ़ल से जुड़े छोटे आयतों के रूप में दर्शाई गई) इस गैप में फैल जाती हैं, लगभग शेल की दीवार को छूती हुई।

एक बाफ़ल को शैल के आंतरिक भाग को पार करने वाली एक क्षैतिज रेखा के रूप में दिखाया गया है, जिसमें ऊपर और नीचे कटआउट (बाफ़ल विंडो) हैं। तरल पदार्थ जो बफ़ल किनारों के चारों ओर बहता है {{1}बफ़ल के माध्यम से {{2}से लेकर शेल क्लीयरेंस तक {{4}बाफ़ल टिप और शेल दीवार के बीच से गुजरते हुए तीर के रूप में दिखाया गया है।

अलग-अलग ट्यूबों और बाफ़ल के बीच छोटे तीर ट्यूब को -से{{1}बाफ़ल रिसाव को दर्शाते हैं।

सीलिंग स्ट्रिप्स कुंडलाकार बाईपास को अवरुद्ध करती हैं। गायब होने पर, बड़े तीर कुंडलाकार अंतराल के माध्यम से अबाधित प्रवाह का संकेत देते हैं।

बाईपास रिसाव की रोकथाम
डिज़ाइन और प्रारंभिक असेंबली के दौरान बायपास रिसाव को सबसे अच्छा रोका जाता है:

टीईएमए वर्ग आर या बी निर्माण निर्दिष्ट करें - ये मानक अधिकतम मंजूरी को परिभाषित करते हैं और एक निश्चित आकार से ऊपर शेल व्यास के लिए सीलिंग स्ट्रिप्स की आवश्यकता होती है।

डबल सीलिंग स्ट्रिप्स का उपयोग करें - प्रति बाफ़ल सीलिंग स्ट्रिप्स की दो पंक्तियाँ अतिरेक प्रदान करती हैं।

रीट्यूबिंग के दौरान सीलिंग स्ट्रिप्स का निरीक्षण करें - किसी भी गायब या क्षतिग्रस्त स्ट्रिप्स को दोबारा जोड़ने से पहले बदल दिया जाता है।

पानी के हथौड़े से बचें - जैसा कि संबंधित गाइडों में चर्चा की गई है, भाप का हथौड़ा बफल्स को नुकसान पहुंचाता है और सीलिंग स्ट्रिप अटैचमेंट को ढीला कर देता है।

एक आवधिक आंतरिक निरीक्षण (प्रत्येक 3-5 वर्ष) में सीलिंग स्ट्रिप्स की जकड़न और बाफ़ल की स्थिति की जाँच शामिल होनी चाहिए। यदि बाईपास रिसाव का संदेह पहले से है, तो ज्ञात प्रवाह दर पर दबाव ड्रॉप परीक्षण की तुलना बेसलाइन डेटा से की जा सकती है।

निष्कर्ष
बाईपास रिसाव एक डिज़ाइन और रखरखाव का मुद्दा है जो पीटीएफई हीट एक्सचेंजर के प्रदर्शन को चुपचाप खराब कर देता है। प्राथमिक पथ हैं बंडल {{1} से {{2} शेल क्लीयरेंस (कुंडलाकार बाईपास) और बाफ़ल {{3} से {{4} शेल क्लीयरेंस। सीलिंग स्ट्रिप्स का गुम होना या घिस जाना और क्षतिग्रस्त बाफ़ल सबसे आम कारण हैं। आंतरिक निरीक्षण से अक्सर इन समस्याओं का पता चलता है। सुधारात्मक कार्रवाइयों में सीलिंग स्ट्रिप्स को बदलना, क्षतिग्रस्त बैफल्स की मरम्मत करना या उन्हें बदलना, और, एक अस्थायी उपाय के रूप में, शेल के पार्श्व प्रवाह को बढ़ाना शामिल है। गंभीर निकासी समस्याओं के लिए, डमी ट्यूब या रीडिज़ाइन की आवश्यकता हो सकती है। बाईपास लीकेज पीटीएफई हीट एक्सचेंजर समस्या गर्मी हस्तांतरण को 10-30% तक कम कर सकती है, लेकिन अधिकांश मामले नियोजित आउटेज के दौरान पूरी तरह से ठीक किए जा सकते हैं। पर्याप्त सीलिंग स्ट्रिप्स और आवधिक आंतरिक निरीक्षण के साथ उचित निर्माण थर्मल दक्षता को संरक्षित करता है और सेवा जीवन को बढ़ाता है।