Dikey bir PTFE Eşanjöründe Akış-İndüklenen Tüp Titreşimi Nasıl Tespit Edilir ve Azaltılır?

Destek plakalarına karşı dans eden PTFE tüplerinin sesi, uzun dikey bir ısı eşanjöründen gelen derin rezonanslı bir uğultu ve kabuk-yanındaki basınç azalmasındaki yavaş bir artıştır. Titreşim basit bir gürültü değildir; bir boruyu kesebilecek kadar uzun, kalıcı bir sürtünme ve aşınma sürecidir. Akışın- neden olduğu titreşim, dikey bir PTFE değiştiricide bilinen bir mekanik sorundur. Bununla birlikte, uygun teşhis ve odaklanmış hafifletme (yani, ara boru desteklerinin eklenmesi ve kabuk-yan meme konumunun değiştirilmesi) ile sorun, boru arızası meydana gelmeden çözülebilir.

Dikey PTFE Tüp Eşanjöründe Titreşimin Algılanması
Tespitin erkenden yapılması önemlidir. PTFE tüpler metal tüplere göre daha esnektir ve doğal frekansları doğal olarak düşüktür. Aşağıdakiler akıştan kaynaklanan titreşimin mevcut olabileceğini göstermektedir:

Akış hızına göre değişen duyulabilir vızıltı veya düşük frekanslı gürleme.

Kabuk-yanındaki basınç düşüşünün beklenmedik bir şekilde artması (döküntü veya borunun deformasyonu nedeniyle akış kanallarının tıkanması)

İnceleme sırasında görsel kanıtlar - destek plakası deliklerinde tüplerde cilalanmış alanlar, çentikler veya incelmeler; kabuk tabanında beyaz toz (PTFE aşınma kalıntıları).

Döngüsel bükülme yükleri nedeniyle boru{0}}boru tabakasından-boruya bağlantı noktalarında daha fazla boru sızıntısı meydana geliyor.

Titreşimden şüpheleniliyorsa, basit bir stetoskop veya giriş nozulunun yanındaki kabuk üzerinde yapılan bir ivmeölçer ölçümü, hakim frekansı belirleyecektir. Desteklenmeyen en uzun boru açıklığının doğal frekansı hesaplanacak ve kabuk tarafındaki akışın girdap saçılma frekansı ile karşılaştırılacaktır.

Dikey Kabuktaki Akışın Neden Olduğu Titreşimin Fiziği
Genellikle aşındırıcı bir sıvı veya gaz olan kabuk tarafındaki sıvı, bir giriş ağzı yoluyla dikey bir PTFE değiştiriciye girer. İki tipik uyarma yöntemi şunlardır:

Girdap dökülmesi - Sıvı her bir PTFE tüpünün yanından geçerken, akış yönüne dik değişken kaldırma kuvvetleri sağlayan, aşağı yönde alternatif girdaplar oluşturulur. Rezonans, saçılma frekansı tüpün doğal frekansına eşit olduğunda meydana gelir ve önemli genlikli salınımlar üretilir.

Türbülanslı dalgalanma - Kötü açılı bir emme ağzı (örneğin, difüzörsüz teğetsel veya yandan-giriş), yüksek hızlı bir jeti doğrudan tüp demetine yönlendirir. Jet, özellikle girişin üst kısmındaki desteklenmeyen bölgede tüpleri sarsan rastgele basınç dalgalanmalarına neden olur.

Gravity wants to keep tubes vertical but a lengthy unsupported span of tubes (typically >1,5 ila 2 m) oldukça savunmasızdır. Risk, kabuk tarafındaki hızın en yüksek olduğu, giriş nozülünün hemen aşağısında en yüksek düzeydedir.

Etki Azaltma Stratejisi: Boruların Sertleştirilmesi, Akışın Sakinleştirilmesi
Çözüm tüpleri sıkmak ve akışı sakinleştirmektir. İki ana düzeltici faaliyet tek başına veya birlikte gerçekleştirilir.

1. Ara Boru Destek Plakalarını Takın
PTFE tüplerin desteklenmeyen uzunluğunun azaltılmasıyla sertlik artar ve doğal frekans, girdap dökülme frekansından çok daha yüksek hale gelir. Dikey bir eşanjörde mevcut üst ve alt boru tabakaları arasına ilave destek plakaları eklenir.

Ek Destek Plakaları için Önemli Tasarım Kriterleri:

Malzeme – PTFE-kaplanmış veya floropolimer-astarlı metal plakalar veya bükülmeyi önlemek için yeterli kalınlıkta katı PTFE plakalar.

Delik açıklığı - Delikler borunun dış çapından 0,5‑1,0 mm daha büyük olmalıdır Çok sıkı: boru sıkışması, aşınma; çok gevşek: çok fazla yanal hareket.

Hizalama - Boruların montaj sırasında bükülmemesi için tüm destek plakaları boru levhalarıyla tam hizada olmalıdır. Lazer hizalama veya hassas jigler tavsiye edilir.

Sayı ve aralık – Maksimum desteklenmeyen açıklık, tüpün doğal frekansının tahmin edilen en yüksek girdap dökülme frekansının üzerinde olduğu bir noktaya kadar azaltılmalıdır. Tipik PTFE tüpler (6-12 mm dış çap), açıklıkların 300-500 mm olması halinde, kabuk tarafındaki su hızları 1,5 m/s'ye kadar olanlar için güvenlidir.

Mevcut bir eşanjöre destek plakaları eklemek, boru demetinin çıkarılmasını, destek plakası montaj çubuklarının delinmesini veya kaynaklanmasını ve ardından-dikkatli bir şekilde yeniden birleştirmeyi içerir. Bu büyük ve basit bir yenileme.

2. Gövde tarafı nozul yönünü değiştirin ve bir çarpma plakası sağlayın
Kabuğun-yan girişi titreşimin yaygın bir nedenidir. Teğetsel bir ağızlık, kabuğun tüm uzunluğu boyunca uzanan dönen bir akış üretir. Kötü konumlandırılmış bir radyal ağızlık (örneğin, doğrudan boru demetine yönlendirilmiş), üstteki borulara çarpan yüksek-hızlı bir jet üretir.

Azaltıcı önlemler:

Giriş nozülünü teğetselden radyal olarak değiştirin, böylece akışın demet yerine boru levhalarına veya kabuk duvarına paralel yönlendirilmesi sağlanır.

Emme ağzının karşısındaki kabuğun hemen içine bir çarpma plakası (difüzör veya akış dağıtıcısı) takın. Plaka, jeti kesen ve akışı kabuk enine kesiti boyunca eşit bir şekilde dağıtan, genellikle PTFE-astarlı, düz veya kavisli bir metal levhadır-.

Boru demeti ile temas etmeden önce hızı azaltmak için girişe veya girişin yakınına delikli bir saptırma plakası yerleştirin.

Bu modifikasyonlar maksimum hızı azaltır ve girdap bileşenini ortadan kaldırır, böylece hem sarsıntı hem de girdap saçılımı genlikleri büyük ölçüde azalır.

Teknik Doğruluğa İlişkin Notlar
Tüpün doğal frekansı girdap saçılma frekansından çok daha yüksek tutulmalıdır. PTFE tüpler için esneklik modülü düşüktür (yaklaşık 400-500 MPa), böylece orta açıklıklar (1 metre) bile 0,5-0,8 m/s kadar düşük akış hızlarında rezonansa girebilir. Hesaplamanın sabit-sabit uç koşulları ile Euler-Bernoulli kiriş denklemi ile yapılması tavsiye edilmektedir.

Giriş nozulunun yakınındaki kabuk tarafındaki hız en yüksektir. Bu bölge titreşimin tetiklenmesi için anahtar bölgedir. Bu nedenle destek plakaları eşanjörün üst kısmına daha yakın aralıklarla yerleştirilmeli ve giriş difüzörü uygun şekilde planlanmalıdır.

Mevcut Birimler Uygulamalı Saha Denetimi
Titreşimli dikey PTFE değiştirici üzerindeki bir konuma çağrıldığında aşağıdakiler yapılır:

Bir ivmeölçer kullanarak çeşitli yüksekliklerde titreşim genliğini ve frekansını ölçün.

Girdap dökülmesinin kritik hızını tüpün doğal frekansına eşit olacak şekilde ayarlayın.

Değiştirici açılabiliyorsa, iç demetteki boru sürtünme izlerini ve destek plakası deliğinde aşınma olup olmadığını inceleyin.

Yeniden takma önerisinde bulunun; 2-3 ara destek plakası ekleyin ve nozül teğetsel ise bir çarpma plakası ekleyin. Alternatif olarak kabuk tarafı giriş nozulunun yeniden konumlandırılması tasarlanabilir.

Soyut
Dikey bir PTFE eşanjöründe akışın oluşturduğu titreşim, tercihen tasarım aşamasında uygun boru desteği ve iyi-tasarlanmış kabuk-yan girişi sağlanarak çözülebilecek mekanik bir sorundur. Mevcut bir titreşimli makineye ara boru destek plakalarının ve bir akış-yayma çarpma plakasının eklenmesi uğultuyu susturabilir ve tüpleri kurtarabilir. Birçok kimya ve kaplama işleminde, tüp titreşimini azaltmak için PTFE değiştiricinin dikey uyarlamaları başarıyla kullanılmıştır. Sessiz ve sakin bir tüp demeti sağlıklıdır-ve iyi bir mühendislikle bu dinginlik yeniden kazanılabilir.