Hệ thống ngưng tụ dao động
Một cơ sở sản xuất vận hành tám bộ trao đổi nhiệt PTFE, mỗi bộ phục vụ một bể mạ riêng biệt, tất cả đều được kết nối với một đầu hồi nước ngưng chung. Hệ thống trải qua những biến động áp suất định kỳ: áp suất đầu dao động trong khoảng 0,2 đến 1,5 barg trong khoảng thời gian 30-90 giây. Những biến động này đi kèm với búa nước không liên tục trong đường ống hồi lưu và hiệu suất làm nóng không nhất quán từ các bộ trao đổi nhiệt riêng lẻ.
Vấn đề bắt đầu khi hai bộ trao đổi bổ sung được thêm vào sáu bộ trao đổi hiện có, nhưng tiêu đề trả về không được thay đổi kích thước. Sự tương tác giữa nhiều bộ trao đổi nhiệt dùng chung một hệ thống ngưng tụ tạo ra động lực phức tạp mà các phương pháp chẩn đoán-bộ trao đổi đơn lẻ không thể giải quyết được.
Cần phải điều tra-ở cấp hệ thống. Quá trình chẩn đoán sẽ tách biệt sự góp phần của từng bộ trao đổi nhiệt vào sự mất ổn định và xác định xem nguyên nhân gốc rễ là do công suất đầu cắm không đủ, bẫy hơi bị trục trặc hay do tương tác áp suất giữa các bộ trao đổi nhiệt hoạt động ở các áp suất hơi khác nhau.
Cơ chế tương tác đa bộ trao đổi-
Mỗi bộ trao đổi nhiệt PTFE xả nước ngưng không liên tục qua bẫy hơi. Quá trình xả không liên tục-thậm chí nổi-và-bẫy ổn nhiệt mở và đóng khi mức nước ngưng tụ trong thân bẫy dao động. Khi bẫy mở ra, một dòng ngưng tụ gần{5}}bão hòa sẽ đi vào tiêu đề trả về. Nước ngưng chuyển thành hơi nước một phần khi nó giảm áp suất. Hơi nước chớp nhoáng tạo ra xung áp suất truyền dọc theo đầu phun.
Khi một bộ trao đổi chất xả, xung áp suất tạm thời tăng áp suất ngược mà tất cả các bộ trao đổi khác trên cùng một tiêu đề nhìn thấy. Bộ trao đổi nhiệt có bẫy có kích thước nhỏ-hoặc bẫy gần công suất tối đa có thể không xả được trước áp suất ngược tăng cao này. Nước ngưng tụ của nó sao lưu. Khi áp suất ở đầu giảm xuống,-nước ngưng tụ dự phòng sẽ thải ra dưới dạng sên lớn hơn, tạo ra xung áp suất lớn hơn ảnh hưởng đến nhiều bộ trao đổi nhiệt hơn. Vòng phản hồi duy trì dao động.
Vấn đề càng trở nên trầm trọng hơn khi có nhiều bộ trao đổi nhiệt được thêm vào tiêu đề, làm tăng tổng lưu lượng ngưng tụ và tần số tương tác xung áp suất.
Bảng 1: Các bước chẩn đoán cho sự mất ổn định của hệ thống ngưng tụ-bộ trao đổi khí đa năng
| Bước chân | Hoạt động | Quan sát | Phiên dịch |
|---|---|---|---|
| 1 | Ghi lại xu hướng áp suất tiêu đề (khoảng thời gian 1-5 giây) | Chu kỳ dao động, biên độ, dạng sóng | Dao động đều đặn gợi ý chu kỳ bẫy; sự tương tác gợi ý bất thường |
| 2 | Cách ly từng bộ trao đổi nhiệt riêng lẻ (đóng van hơi và ngưng tụ) | Xu hướng áp lực thay đổi theo từng lần cách ly | Bộ trao đổi có sự cô lập dừng dao động là tác nhân chính |
| 3 | Đo lưu lượng và nhiệt độ ngưng tụ của bộ trao đổi riêng lẻ | Tốc độ dòng chảy; mức độ hạ nhiệt | Bẫy=lưu lượng cao + làm mát phụ thấp thổi qua; bẫy lưu lượng thấp + làm mát phụ cao=bị chặn |
| 4 | Tính công suất tiêu đề ở áp suất hiện tại | So sánh tổng tải ngưng tụ với công suất tiêu đề ở áp suất đo được | Tải vượt quá 50% dung lượng tiêu đề yêu cầu tăng kích thước tiêu đề |
| 5 | Kiểm tra mức độ đầy đủ của hệ thống thông hơi chớp nhoáng | Nhiệt độ và lưu lượng đường ống thông hơi | Bẫy thoát hơi không đầy đủ sẽ tạo ra hơi nước; tăng tải tiêu đề hiệu quả |
| 6 | Xác minh van kiểm tra trên các nhánh ngưng tụ riêng lẻ | Kiểm tra chức năng van; bằng chứng dòng chảy ngược | Van kiểm tra bị thiếu hoặc hỏng cho phép truyền xung áp suất giữa các bộ trao đổi nhiệt |
Tính toán dung lượng tiêu đề
Các đầu hồi nước ngưng phải chứa cả thể tích ngưng tụ lỏng và thể tích hơi chớp nhoáng được tạo ra khi nước ngưng tụ giảm áp. Để xả nước ngưng từ 3 barg về đường hồi khí quyển, thể tích hơi chớp nhoáng là khoảng 0,5 m³ trên mỗi kg nước ngưng-gấp khoảng 500 lần thể tích chất lỏng.
Kích thước tiêu đề chỉ dành cho dòng chảy-chất lỏng có kích thước quá thấp đối với hỗn hợp hai{1}pha. Đầu nối phải có kích thước sao cho tốc độ dòng chảy hai pha không-vượt quá 20-25 m/s để tránh giảm áp suất quá mức và búa nước. Đường kính yêu cầu đối với tải ngưng tụ nhất định được tính từ tổng lưu lượng khối, phần hơi chớp nhoáng và vận tốc cho phép.
Khi các bộ trao đổi bổ sung được thêm vào tiêu đề hiện có, phép tính này phải được lặp lại. Một tiêu đề phù hợp cho sáu bộ trao đổi có thể không phù hợp cho tám bộ trao đổi. Triệu chứng của sự thiếu hụt chính xác là kiểu dao động áp suất được mô tả.
Kiểm tra yêu cầu van
Mỗi nhánh ngưng tụ của bộ trao đổi nhiệt phải bao gồm một van kiểm tra ở phía sau bẫy hơi. Van kiểm tra ngăn các xung áp suất từ tiêu đề chung truyền ngược qua bẫy vào bộ trao đổi. Nếu không có van một chiều, áp suất tăng vọt trong ống góp sẽ tạm thời tạo áp suất cho phía ngưng tụ của bẫy, có khả năng nâng phao hoặc đĩa lên và cho phép hơi nước-đi qua.
Van một chiều là bộ phận đơn giản, rẻ tiền thường bị bỏ qua. Sự vắng mặt của chúng là yếu tố phổ biến dẫn đến sự mất ổn định của nước ngưng-bộ trao đổi nhiệt. Việc lắp đặt thêm các van một chiều trên mỗi nhánh sẽ giải quyết được nhiều vấn đề tương tác mà không cần sửa đổi tiêu đề.
Bản tóm tắt
Sự dao động áp suất không giải thích được trong các hệ thống hồi lưu nước ngưng phục vụ nhiều bộ trao đổi nhiệt PTFE thường được gây ra bởi sự tương tác xung áp suất hơi nhanh giữa các bộ trao đổi trên một tiêu đề chung có kích thước nhỏ. Chẩn đoán có hệ thống sẽ tách biệt sự đóng góp của từng bộ trao đổi nhiệt, đo lường hiệu suất của bẫy riêng lẻ, tính toán mức độ đầy đủ của đầu cắm và xác minh khả năng bảo vệ van một chiều.
Việc sửa chữa có thể liên quan đến việc tăng kích thước đầu phun, cải thiện khả năng thông hơi nhanh, bảo trì bẫy hoặc lắp đặt van một chiều. Các bước chẩn đoán xác định sự kết hợp của các biện pháp là cần thiết.
Hỗ trợ kỹ thuật cho việc phân tích hệ thống ngưng tụ nhiều{0}}bộ trao đổi nhiệt được cung cấp khi gửi sơ đồ hệ thống, đường kính và chiều dài đầu cắm, số lượng và kích thước của bộ trao đổi nhiệt được kết nối, áp suất hơi và dữ liệu xu hướng áp suất.
