Kako otkriti i ublažiti vibracije cijevi izazvane protokom-u vertikalnom PTFE izmjenjivaču?

Zvuk PTFE cijevi koje plešu o njihovim potpornim pločama je duboko rezonantno zujanje koje dolazi iz visokog vertikalnog izmjenjivača topline i sporog povećanja pada pritiska na{0}}bočnoj strani. Vibracija nije samo buka, to je dug, uporan proces nagrizanja i habanja koji može prerezati cijev. Vibracije izazvane protokom- su poznati mehanički problem u vertikalnom PTFE izmjenjivaču. Međutim, uz odgovarajuću dijagnozu i fokusirano ublažavanje (tj. dodavanjem srednjih nosača cijevi i promjenom položaja mlaznice{7}}bočne strane), problem se može otkloniti prije nego što dođe do kvara cijevi.

Detekcija vibracija na vertikalnom izmjenjivaču PTFE cijevi
Od suštinskog je značaja da se otkrivanje desi rano. PTFE cijevi su fleksibilne od metalnih cijevi i njihova prirodna frekvencija je prirodno niska. Sljedeće pokazuje da vibracije izazvane protokom mogu biti prisutne:

Čujno zujanje ili niskofrekventna tutnjava koja varira u zavisnosti od protoka.

Pad pritiska na{0}}bočnoj strani se neočekivano povećava (blokada protočnih kanala zbog krhotina ili deformacije cijevi)

Vizuelni dokaz tokom pregleda - polirana područja, zarezi ili stanjivanje na cijevima na rupama potporne ploče; bijeli prah (PTFE habajući ostaci) na dnu školjke.

Više curenja cijevi na spojevima cijevi-do-lista uzrokovanih cikličnim opterećenjem savijanjem.

Ako se sumnja na vibraciju, jednostavan stetoskop ili mjerenje akcelerometra na školjki blizu ulazne mlaznice će identificirati prevladavajuću frekvenciju. Prirodna frekvencija najdužeg raspona cijevi bez oslonca izračunava se i upoređuje sa frekvencijom vrtložnog prolijevanja bočnog toka ljuske.

Fizika vibracija izazvanih strujanjem u vertikalnoj ljusci
Tečnost na strani omotača, često korozivna tečnost ili gas, ulazi u vertikalni PTFE izmenjivač preko ulazne mlaznice. Dvije tipične metode ekscitacije su

Izbacivanje vrtloga - Kako fluid prolazi kroz svaku PTFE cijev, nizvodno se stvaraju naizmjenični vrtlozi, dajući promjenjive sile podizanja okomito na smjer strujanja. Rezonancija se javlja kada je frekvencija raspadanja jednaka inherentnoj frekvenciji cijevi i nastaju oscilacije značajne amplitude.

Turbulentno udaranje - Usisna mlaznica pod lošim uglom (npr. tangencijalni ili bočni-ulaz bez difuzora) usmjerava mlaz velike brzine direktno na snop cijevi. Mlaz izaziva nasumične fluktuacije pritiska koje potresaju cijevi, posebno u nepodržanoj regiji na vrhu na ulazu.

Gravity wants to keep tubes vertical but a lengthy unsupported span of tubes (typically >1,5 do 2 m) je prilično ranjivo. Rizik je najveći tamo gdje je brzina na strani školjke najveća, odmah nizvodno od ulazne mlaznice.

Strategija ublažavanja: učvršćivanje cijevi, smirivanje protoka
Popravak je da zategnete cijevi i smirite protok. Dvije glavne korektivne aktivnosti provode se pojedinačno ili u kombinaciji.

1. Instalirajte potporne ploče srednje cijevi
Smanjenjem nepodržane dužine PTFE cijevi, krutost se povećava i prirodna frekvencija postaje mnogo viša od frekvencije vrtloga. Dodatne potporne ploče se dodaju između postojećih gornjih i donjih cijevnih ploča u vertikalnom izmjenjivaču.

Važni kriteriji dizajna za dodatne potporne ploče:

Materijal – metalne ploče obložene PTFE-ili fluoropolimerom-obložene, ili čvrste PTFE ploče dovoljne debljine da se izbjegnu savijanje.

Razmak otvora - Rupe bi trebale biti 0,5-1,0 mm veće od OD cijevi Previše zategnuto: uklještenje cijevi, istrošenost; previše labav: previše bočnih pomaka.

Poravnanje - Sve potporne ploče moraju biti u tačnom skladu sa cijevnim listovima kako se cijevi ne bi savijale tokom montaže. Savjetuje se lasersko poravnanje ili precizne ubode.

Broj i razmak – Maksimalni nepodržani raspon treba smanjiti na tačku u kojoj je prirodna frekvencija cijevi iznad najveće predviđene frekvencije raspadanja vrtloga. Tipične PTFE cijevi (6-12 mm OD) su sigurne za brzine vode na strani školjke do 1,5 m/s, ako su rasponi 300-500 mm.

Dodavanje potpornih ploča postojećem izmjenjivaču uključuje uklanjanje snopa cijevi, bušenje ili zavarivanje montažnih šipki potporne ploče i zatim oprezno ponovno{0}}sastavljanje. To je velika, jednostavna rekonstrukcija.

2. Promenite orijentaciju mlaznice na strani školjke i obezbedite udarnu ploču
Usis -bočne strane je čest uzrok vibracija. Tangencijalna mlaznica stvara vrtložni tok koji se proteže cijelom dužinom školjke. Loše postavljena radijalna mlaznica (npr. usmjerena pravo na snop cijevi) proizvodi mlaz velike brzine-koji udara u gornje cijevi.

Mjere ublažavanja:

Promijenite ulaznu mlaznicu iz tangencijalne u radijalnu tako da protok bude usmjeren paralelno s cijevnim pločama ili zidom školjke, a ne snopom.

Instalirajte udarnu ploču (difuzor ili razdjelnik protoka) odmah u školjku nasuprot usisne mlaznice. Ploča je ravan ili zakrivljen metalni lim, obično obložen PTFE-, koji razbija mlaz i ravnomjerno raspoređuje protok po poprečnom presjeku školjke-.

Postavite perforiranu pregradu na ili blizu ulaza da smanjite brzinu prije nego što dođe u dodir sa snopom cijevi.

Ove modifikacije smanjuju maksimalnu brzinu i uklanjaju komponentu vrtloga tako da su i amplitude udaranja i izbacivanja vrtloga znatno smanjene.

Napomene o tehničkoj tačnosti
Prirodnu frekvenciju cijevi treba održavati daleko višom od frekvencije raspadanja vrtloga. Za PTFE cijevi modul elastičnosti je nizak (približno 400-500 MPa) tako da čak i umjereni rasponi (1 metar) mogu rezonirati pri brzinama protoka od 0,5-0,8 m/s. Izračun se preporučuje da se izvrši pomoću Euler-Bernoullijeve jednadžbe snopa s fiksno-fiksnim krajnjim uvjetima.

Brzina na strani školjke u blizini ulazne mlaznice je najveća. Ova zona je ključna zona za okidač vibracije. Stoga bi potporne ploče trebale biti bliže raspoređene u gornjem dijelu izmjenjivača, a ulazni difuzor mora biti pravilno planiran.

Praktična terenska inspekcija postojećih jedinica
Kada se pozove na lokaciju na vibrirajućem vertikalnom PTFE izmjenjivaču, radi se sljedeće:

Izmjerite amplitudu i frekvenciju vibracija na različitim nadmorskim visinama pomoću akcelerometra.

Postavite kritičnu brzinu osipanja vrtloga da bude jednaka prirodnoj frekvenciji cijevi.

Ako se izmjenjivač može otvoriti, provjerite da li na unutrašnjem snopu postoje tragovi nagrizanja cijevi i istrošenost rupe potporne ploče.

Predložite remont – dodajte 2-3 međuploče nosača i ako je mlaznica tangencijalna, dodajte udarnu ploču. Alternativno se može dizajnirati pomicanje ulazne mlaznice na strani školjke.

Abstract
Vibracije koje stvaraju protok u vertikalnom PTFE izmjenjivaču su mehanički problem koji se može riješiti, po mogućnosti u fazi projektovanja, obezbjeđivanjem odgovarajućeg oslonca cijevi i dobro-dizajniranog kućišta-bočnog dovoda. Dodavanje srednjih potpornih ploča za cijevi i udarne ploče za{3}}difuziju na postojeću vibrirajuću mašinu može utišati šum i sačuvati cijevi. U mnogim hemijskim operacijama i operacijama oblaganja, PTFE izmjenjivači su uspješno korišteni za ublažavanje vibracija cijevi. Tih, miran snop cijevi je zdrav-i uz dobar inženjering taj mir se može vratiti.