Com gestionen els intercanviadors de grafit els purins i els líquids{0}}sòlids carregats en comparació amb els intercanviadors de tubs de PTFE?

Els corrents de procés poden contenir sòlids, catalitzadors fins, precipitats minerals o perles de polímer. Un aspecte important del disseny és la gestió d'aquests materials per evitar bloquejos i erosions a l'intercanviador de calor, on el grafit i el PTFE es comporten de manera força diferent. Escollir el material equivocat pot significar una neteja regular, una fallada prematura o fins i tot un temps d'inactivitat no planificat. Comprendre la diferència entre les qualitats de manipulació de purins de grafit i PTFE us pot ajudar a prendre la decisió correcta per a cada aplicació.

Bescanviadors de blocs de grafit: resistents a l'abrasió però susceptibles d'enganxar-se
Els intercanviadors de calor de grafit solen ser blocs o cubs amb tubs rectes perforats a través d'ells (normalment de 10 a 20 mm de diàmetre) per al flux de fluid de procés. El material en si és bo en resistència a l'abrasió a causa de la seva duresa i pot tolerar l'acció de fregat de partícules sòlides dures millor que el PTFE. Els graus de grafit de carboni utilitzats en els intercanviadors de calor tenen una forta resistència al desgast a partícules cristal·lines o metàl·liques.

El problema del grafit no és l'erosió sinó l'obstrucció hidràulica. Els petits passadissos rectes no deixen espai per a cap moviment ni desviació. L'obturació es produeix ràpidament si les substàncies s'aglomeran, s'assenten o inclouen partícules més grans que el diàmetre del pas. Fibres, precipitats enganxosos o partícules de forma irregular uneixen l'obertura del forat. Quan s'obstrueix una ruta, cal netejar-lo, que pot comportar un enganxament mecànic o una dissolució química, que normalment requereix la retirada de l'intercanviador del servei. No hi ha un camí de flux alternatiu. Un sol forat obstruït pot disminuir la capacitat de transferència de calor i diversos bloquejos poden fer que la unitat no tingui valor.

Els intercanviadors de blocs de grafit no es recomanen per a serveis que contenen fibres, grans aglomerats o altres sòlids que tendeixen a assentar-se en condicions de baix cabal. Funcionen millor en líquids clars i no-abrasius on l'alta conductivitat tèrmica (100-150 W/mK) és el criteri més important.

Bescanviadors de tubs de PTFE: flexibles però endollables-propensos a l'erosió-
Els paquets de tubs de PTFE (politetrafluoroetilè) ofereixen un altre conjunt de compensacions-. El PTFE per naturalesa és suau. Quan s'exposa a partícules dures i afilades que viatgen a gran velocitat, es desgasta més ràpidament que el grafit. Amb el pas del temps, les substàncies abrasives com la sorra, els catalitzadors fins o els òxids metàl·lics es poden desgastar a través de les parets dels tubs, creant fuites. Els criteris de velocitat són importants. Per als purins, és necessària una velocitat mínima d'1,5-2 m/seg per evitar la sedimentació, però les velocitats superiors a 3 m/s augmenten l'erosió.

D'altra banda, els tubs de PTFE són menys propensos a endollar-se per dos motius. Els sòlids s'enganxen amb menys facilitat a causa del forat suau-antiadherent. La flexibilitat del PTFE permet que el tub s'estiri una mica i passi una partícula una mica gran sense danys permanents. El feix de tubs també ofereix diverses vies paral·leles (sovint centenars de tubs de petit diàmetre) de manera que un tub connectat no té cap efecte sobre la transmissió general de la calor. Sovint, la neteja es realitza al seu lloc invertint el flux o rentant.

En serveis bruts, on els materials són tous, irregulars o en concentracions baixes, la flexibilitat del PTFE és un avantatge. Els intercanviadors de tubs de PTFE proporcionen un funcionament estable i de baix manteniment per a partícules intermitents en lloc de purins continus.

Marc de decisió: característiques dels sòlids Trieu l'opció
La selecció amb èxit de la manipulació de purins de PTFE enfront de grafit és una funció d'una avaluació acurada de les substàncies implicades. L'enfocament recomanat es basa en els factors de decisió següents:

Tipus de sòlids del tub de PTFE de bloc de grafit
Mida de les partícules < 1/3 de diàmetre de pas (normalment<3-6 mm)Can pass particles up to tube ID (typically 5-10 mm); flexibility helps
Duresa de partícules Bona resistència (Mohs 1-2) Resistent a la pobresa, Eviteu partícules abrasives agudes o dures
Forma de partícula Arrodonida o angular. Eviteu que les fibres fibroses i els aglomerats tous flueixin fàcilment
Concentració < 5% en volum desitjable; augment del perill d'assentament 15-20% factible amb la velocitat suficient
Adhesió/adherència Pot enganxar-se i fer pont sobre els forats La superfície-antiadherent evita que s'enganxi
Cap material és adequat per a purins fins, durs i{0}}de moviment ràpid, com ara partícules de catalitzador en un corrent d'hidrocarburs o purins minerals en hidrometal·lúrgia. Aquest servei abrasiu tan greu pot requerir intercanviadors de calor de ceràmica o de carbur de silici.

El PTFE és freqüentment més acceptable per a partícules suaus o de moviment lent, com ara perles de polímer, purins biològics o sals precipitades a causa de la seva resistència a l'obturació i la seva neteja. GRAFIT, si els líquids no-abrasius són clars i un bon rendiment tèrmic és vital, i si falten sòlids o són molt fins, no obstant això, segueix sent el material escollit.

Pautes pràctiques del servei de purins
La velocitat del flux dels intercanviadors de PTFE que transporten fluids-sòlids carregats ha de ser suficient per evitar la sedimentació. Es recomana un mínim d'1,5-2 m/s per mantenir les partícules en suspensió. El rentat periòdic o la inversió del flux ajuda a desallotjar qualsevol residu que s'hagi acumulat.

En els intercanviadors de grafit, es pot utilitzar la filtració aigües amunt o un colador (mida de malla 1-2 mm) per evitar l'entrada de partícules grans als passadissos del bloc. La caiguda de pressió a través de l'intercanviador es controla regularment de manera que es pugui detectar l'obstrucció primerenca abans que la capacitat es vegi severament afectada.

Resum
El grafit i el PTFE fallen de maneres oposades, per la qual cosa es requereix un examen acurat de la mida de les partícules, la duresa i el règim de flux per a la manipulació de sòlids. El grafit resisteix l'abrasió però s'enganxa fàcilment. El PTFE pot manejar substàncies toves i enganxoses sense obstruir, però s'erosiona amb l'atac de partícules dures. No hi ha una solució única per a la funció de purins. L'èxit de la selecció d'un intercanviador de calor requereix una comprensió completa del fluid, inclosos tots els seus contaminants-no només la composició a granel. Si el perfil dels sòlids és desconegut o molt variable, el camí més segur és un disseny conservador amb canals més grans (grafit) o ​​paquets de tubs reemplaçables (PTFE).