Kako izmjenjivači grafita rukuju muljicama i čvrstim tvarima-napunjenim fluidima u poređenju sa PTFE cijevni izmjenjivači?

Tokovi procesa mogu sadržavati čvrste tvari, finoće katalizatora, mineralne precipitate ili polimerne kuglice. Značajan aspekt dizajna je upravljanje ovim materijalima kako bi se izbjegla blokada i erozija u izmjenjivaču topline, gdje se grafit i PTFE ponašaju sasvim drugačije. Odabir pogrešnog materijala može značiti redovno čišćenje, prijevremeni kvar ili čak neplanirani zastoj. Razumijevanje razlike u rukovanju kvalitetima grafita u odnosu na PTFE suspenziju može vam pomoći da napravite pravi izbor za svaku primjenu.

Izmjenjivači grafitnih blokova: Otporni na abraziju, ali podložni začepljenju
Grafitni izmjenjivači topline su često blokovi ili kocke sa ravnim cijevima izbušenim kroz njih (obično 10 do 20 mm u prečniku) za protok procesnog fluida. Sam materijal je dobar u otpornosti na abraziju zbog svoje tvrdoće i može tolerirati djelovanje tvrdih čvrstih čestica bolje od PTFE-a. Ugljični grafit koji se koristi u izmjenjivačima topline ima jaku otpornost na habanje na kristalne ili metalne čestice.

Problem s grafitom nije erozija, već hidraulička opstrukcija. Mali ravni hodnici ne ostavljaju mjesta za bilo kakvo pomicanje ili zaobilaženje. Začepljenje se događa brzo ako se tvari aglomeriraju, talože ili uključuju čestice veće od promjera prolaza. Vlakna, ljepljivi precipitati ili čestice nepravilnog oblika premošćuju otvor rupe. Kada je put zapriječen, potrebno je čišćenje, što može dovesti do mehaničkog kruženja ili hemijskog rastvaranja, što obično zahtijeva uklanjanje izmjenjivača iz upotrebe. Ne postoji alternativni put protoka. Jedna začepljena rupa može smanjiti kapacitet prijenosa topline, a nekoliko blokada može učiniti jedinicu bezvrijednom.

Izmjenjivači grafitnih blokova se ne preporučuju za usluge koje sadrže vlakna, velike aglomerate ili druge čvrste tvari koje imaju tendenciju taloženja u uvjetima niskog protoka. Najbolje funkcioniraju u čistim, ne-abrazivnim tekućinama gdje je visoka toplotna provodljivost (100-150 W/mK) najvažniji kriterij.

PTFE cijevni izmjenjivači: fleksibilni, ali se začepljuju-sklone eroziji-sklone
Još jedan skup{0}} kompromisa nude PTFE (politetrafluoroetilen) snopovi cijevi. PTFE je po prirodi mekan. Kada je izložen tvrdim, oštrim česticama koje putuju velikom brzinom, troši se brže od grafita. S vremenom, abrazivne tvari poput pijeska, sitnih čestica katalizatora ili metalnih oksida mogu se istrošiti kroz zidove cijevi, stvarajući curenje. Kriterijumi brzine su važni. Za muljne vode potrebna je minimalna brzina od 1,5-2 m/sec kako bi se spriječilo taloženje, ali brzine veće od 3 m/sec povećavaju eroziju.

S druge strane, PTFE cijevi su manje sklone začepljenju iz dva razloga. Čvrste tvari se teže lijepe zbog glatkog otvora koji se-ne lijepi. Fleksibilnost PTFE-a omogućava da se cijev malo rastegne i prođe donekle velike čestice bez trajnih oštećenja. Snop cijevi također nudi nekoliko paralelnih puteva (često stotine sitnih cijevi prečnika) tako da jedna začepljena cijev nema utjecaja na ukupni prijenos topline. Često se čišćenje vrši na mjestu obrnutim protokom ili ispiranjem.

U prljavim uslugama, gdje su materijali mekani, nepravilni ili u niskim koncentracijama, fleksibilnost PTFE-a je prednost. PTFE cijevni izmjenjivači pružaju stabilan rad s niskim troškovima održavanja za povremene čestice umjesto neprekidnih suspenzija.

Okvir odlučivanja: karakteristike čvrstih tijela Odaberite opciju
Uspješan odabir PTFE suspenzije u odnosu na rukovanje grafitom je funkcija pažljive procjene uključenih supstanci. Preporučeni pristup zasniva se na sljedećim faktorima odluke:

Grafitni blok PTFE Tube čvrste karakteristike
Veličina čestica < 1/3 promjera prolaza (normalno<3-6 mm)Can pass particles up to tube ID (typically 5-10 mm); flexibility helps
Tvrdoća čestica Dobra otpornost (Mohs 1-2) Otporan na slabu, Izbjegavajte oštre ili oštre abrazivne čestice
Oblik čestice Zaobljen ili ugao. Izbjegavajte vlaknasta Vlakna i meki aglomerati lako prolaze kroz njih
Poželjna koncentracija < 5% zapremine; povećana opasnost od taloženja 15-20% izvodljivo uz dovoljnu brzinu
Adhezija / ljepljivost Može zaprljati i premostiti rupe -Neljepljiva površina sprječava lijepljenje
Nijedan materijal nije prikladan za fine, tvrde, brzo{0}}kretne suspenzije kao što su čestice katalizatora u struji ugljovodonika ili mineralna suspenzija u hidrometalurgiji. Za takve teške abrazivne usluge mogu biti potrebni keramički ili silicijum karbidni izmjenjivači topline.

PTFE je često prihvatljiviji za meke ili sporo pokretne čestice kao što su polimerne kuglice, biološke suspenzije ili precipitirane soli zbog svoje otpornosti na začepljenje i mogućnosti čišćenja. GRAFIT, ako su ne-neabrazivne tekućine bistre i dobre termičke performanse su od vitalnog značaja, a ako čvrste tvari nedostaju ili su vrlo fine, ipak ostaje materijal izbora.

Praktične smjernice za servisiranje gnojiva
Brzina protoka u PTFE izmjenjivačima koji prenose tečnosti-napunjene čvrstim supstancama mora biti dovoljna da spriječi taloženje. Preporučuje se minimalno 1,5-2 m/s da bi se čestice držale u suspenziji. Periodično ispiranje ili preokret protoka pomaže u uklanjanju svih nakupljenih ostataka.

U grafitnim izmjenjivačima može se koristiti filtracija uzvodno ili sito (veličina oka 1-2 mm) kako bi se spriječio ulazak velikih čestica u prolaze bloka. Pad tlaka u izmjenjivaču se redovno prati kako bi se rano začepljenje moglo otkriti prije nego što kapacitet bude ozbiljno pogođen.

Abstract
Grafit i PTFE ne uspijevaju na suprotne načine, stoga je potrebno pažljivo ispitivanje veličine čestica, tvrdoće i režima protoka za rukovanje čvrstim tvarima. Grafit je otporan na habanje, ali se lako začepljuje. PTFE se može nositi s mekim i ljepljivim supstancama bez ometanja, ali erodira pri napadu tvrdih čestica. Ne postoji jedinstveno rješenje za korištenje gnojiva. Uspješan odabir izmjenjivača topline zahtijeva potpuno razumijevanje fluida, uključujući sve njegove zagađivače-ne samo sastav rasutog materijala. Ako je profil čvrstih materija nepoznat ili vrlo promjenjiv, najsigurniji put naprijed je konzervativni dizajn s većim kanalima (grafit) ili zamjenjivim snopovima cijevi (PTFE).