Як графітові теплообмінники справляються з суспензіями та рідинами, -насиченими твердими речовинами, порівняно з трубчастими теплообмінниками з ПТФЕ?

Технологічні потоки можуть містити тверді речовини, дрібні каталізатори, мінеральні осади або полімерні кульки. Важливим аспектом конструкції є використання цих матеріалів, щоб уникнути закупорювання та ерозії в теплообміннику, де графіт і PTFE поводяться зовсім по-різному. Вибір неправильного матеріалу може призвести до регулярного чищення, передчасного виходу з ладу або навіть незапланованого простою. Розуміння різниці в якості обробки шламу графіту та PTFE може допомогти вам зробити правильний вибір для кожного застосування.

Графітові блочні теплообмінники: стійкі до стирання, але сприйнятливі до забивання
Графітові теплообмінники часто являють собою блоки або куби з прямими трубками, просвердленими в них (зазвичай діаметром від 10 до 20 мм) для потоку технологічної рідини. Сам матеріал має гарну стійкість до стирання завдяки своїй твердості та може краще переносити дію твердих твердих частинок, ніж PTFE. Сорти вуглеграфіту, які використовуються в теплообмінниках, мають високу зносостійкість до кристалічних або металевих частинок.

Проблема з графітом полягає не в ерозії, а в гідравлічній обструкції. Маленькі прямі коридори не залишають місця для хитання чи обходу. Закупорка відбувається швидко, якщо речовини агломерують, осідають або містять частинки, розмір яких перевищує діаметр проходу. Волокна, липкі осади або частинки неправильної форми перекривають отвір отвору. Коли маршрут перешкоджає, потрібне очищення, яке може призвести до механічного стержня або хімічного розчинення, що зазвичай вимагає виведення теплообмінника з експлуатації. Альтернативного шляху потоку немає. Один засмічений отвір може зменшити потужність теплопередачі, а кілька закупорок можуть зробити пристрій марним.

Графітові теплообмінники не рекомендуються для систем, що містять волокна, великі агломерати або інші тверді речовини, які мають тенденцію осідати в умовах низького потоку. Вони найкраще працюють у прозорих не-абразивних рідинах, де найважливішим критерієм є висока теплопровідність (100-150 Вт/мК).

Тефлонові трубчасті теплообмінники: гнучкі, але забиваються-схильність, ерозія-схильність
Ще один набір компромісів — це пучки труб із PTFE (політетрафторетилену). PTFE за своєю природою м'який. Під впливом твердих гострих частинок, що рухаються з високою швидкістю, він зношується швидше, ніж графіт. З часом абразивні речовини, такі як пісок, дрібні каталізатори або оксиди металів, можуть зношуватися через стінки трубок, створюючи витоки. Важливі критерії швидкості. Для шламів мінімальна швидкість 1,5-2 м/с необхідна для запобігання осіданню, але швидкості понад 3 м/с посилюють ерозію.

З іншого боку, труби з ПТФЕ менш схильні до засмічення з двох причин. Тверді речовини легше прилипають через гладкий антипригарний отвір. Гнучкість PTFE дозволяє трубці трохи розтягнутися та пропустити дещо велику частинку без остаточного пошкодження. Пучок труб також пропонує кілька паралельних шляхів (часто сотні крихітних трубок діаметра), так що одна заглушена трубка не впливає на загальну теплопередачу. Часто очищення проводиться на місці шляхом реверсування потоку або промивання.

У брудних послугах, де матеріали м’які, нерівні або з низькою концентрацією, гнучкість PTFE є перевагою. Тефлонові трубчасті теплообмінники забезпечують стабільну роботу з невеликими потребами в обслуговуванні для періодичних частинок замість безперервних суспензій.

Схема прийняття рішень: характеристики твердих тіл. Виберіть варіант
Успішний вибір суспензії PTFE проти обробки графіту є функцією ретельної оцінки залучених речовин. Рекомендований підхід базується на таких факторах прийняття рішення:

Характеристика твердих частинок труби графітового блоку PTFE
Розмір частинок < 1/3 діаметра проходу (зазвичай<3-6 mm)Can pass particles up to tube ID (typically 5-10 mm); flexibility helps
Твердість частинок Хороша стійкість (Моос 1-2) Стійкість до поганих, Уникайте гострих або жорстких абразивних частинок
Форма частинок Округла або кутаста. Уникайте волокнистих волокон і м’яких агломератів, які легко протікають
Бажана концентрація < 5% за обсягом; підвищена небезпека осідання15-20% можливо при достатній швидкості
Адгезія/липкістьМоже забруднювати та перекривати отвориНе-липка поверхня запобігає прилипанню
Жоден із матеріалів не підходить для тонких, твердих, швидко{0}}рухомих суспензій, таких як частинки каталізатора в потоці вуглеводнів або мінеральна суспензія в гідрометалургії. Для таких важких абразивних робіт можуть знадобитися керамічні теплообмінники або теплообмінники з карбіду кремнію.

PTFE часто більш прийнятний для м’яких або повільно рухомих частинок, таких як полімерні кульки, біологічні суспензії або осаджені солі, через його стійкість до забивання та можливість очищення. ГРАФІТ, якщо не-абразивні рідини прозорі та хороші термічні характеристики є життєво важливими, і якщо тверді частки відсутні або дуже дрібні, тим не менш, залишається матеріалом вибору.

Практичні рекомендації щодо обслуговування гною
Швидкість потоку в теплообмінниках із PTFE, що перевозять рідини,-насичені твердими речовинами, має бути достатньою, щоб запобігти осіданню. Рекомендується мінімум 1,5–2 м/с для утримання частинок у зваженому стані. Періодичне промивання або зміна потоку допомагає видалити будь-яке сміття, яке накопичилося.

У графітових теплообмінниках для запобігання потраплянню великих часток у канали блоку можна використовувати фільтрацію перед потоком або сітчастий фільтр (розмір осередків 1–2 мм). Падіння тиску в теплообміннику регулярно контролюється, щоб можна було виявити засмічення на ранній стадії до того, як це серйозно вплине на продуктивність.

Анотація
Графіт і PTFE руйнуються протилежними способами, тому для роботи з твердими речовинами необхідна ретельна перевірка розміру частинок, твердості та режиму потоку. Графіт стійкий до стирання, але легко забивається. PTFE може впоратися з м’якими та липкими речовинами, не створюючи перешкод, але руйнується під впливом твердих частинок. Немає універсального рішення для використання гною. Успішний вибір теплообмінника вимагає повного розуміння рідини, включаючи всі її забруднювачі-, а не лише об’ємний склад. Якщо профіль твердих частинок невідомий або дуже змінний, найбезпечнішою дорогою є консервативна конструкція з більшими каналами (графіт) або змінними пучками труб (PTFE).