다양한 수준 조건
화학 처리 탱크는 탱크가 100% 가득 찬 상태에서 시작하여 용액이 소비되거나 이동됨에 따라 70%가 채워지는 배치를 처리합니다. 액체 수위는 4시간 주기에 걸쳐 꾸준히 떨어지며, 그런 다음 탱크가 다시 채워지고 주기가 반복됩니다. 탱크 바닥 근처에 설치된 PTFE 열교환기는 사이클 시작 시 완전히 물에 잠기고 사이클 종료 시 튜브 길이의 30%가 증기 공간에 노출됩니다.
노출된 튜브는 공기로 둘러싸인 상태에서 143도의 증기를 운반하고 액체 대신 증기를 처리합니다. 이는 부분 건식-화재-재앙적인 사건으로 인한 액체의 완전한 손실이 아니라 만성적이고 주기적인 노출입니다. 문제는 PTFE 열교환기가 손상이나 위험한 작동 없이 이 조건을 견딜 수 있는지 여부입니다.
증기-상 노출에 대한 PTFE 내성
PTFE는 최대 260도까지 연속 사용 온도를 견딜 수 있습니다. 3barg의 증기는 143도에서 포화됩니다. 143도 증기를 운반하고 공기에 노출된 PTFE 튜브는 재료 온도 한계보다 훨씬 낮은 상태로 유지됩니다. 튜브 벽이 저하되지 않습니다. 화학적 변화가 일어나지 않습니다. PTFE는 증기에 노출된 부분의 열 손상으로부터 안전합니다-.
문제는 PTFE 자체가 아니라 지원 시스템입니다. 증기 노출 영역의 지지판 또는 스페이서가- PVDF(사용 한계 약 150도)로 제작된 경우 143도에서 반복되는 주기에 걸쳐 부드러워지거나 왜곡될 수 있습니다. 260도 등급의 PTFE 지지 부품은 영향을 받지 않습니다. 열 교환기는 PVDF 또는 기타 저온-온도 폴리머가 아닌 PTFE로 제작된 잠재적 증기 구역의 모든 구성 요소로 지정되어야 합니다.
최대 액체 수위 위에 위치하는 경우 탱크 관통부의 헤더 연결부도 증기 구역에 있습니다. 이러한 연결부는 전체적으로 PTFE여야 합니다. 금속 연결부를 사용하는 경우 부식성 탱크 대기에 노출되지 않는 외부 위치에 배치해야 합니다.
| 작동 조건 | PTFE 열교환기에 미치는 영향 |
|---|---|
| 공기 중 143도 증기에 노출된 튜브 | 손상 없음(PTFE 정격 260도) |
| 증기 구역의 PTFE 지지판 | 손상 없음(튜브와 동일한 재질 등급) |
| 증기 구역의 PVDF 지지판 | 왜곡 가능성(PVDF 한계 ~150도, 한계는 143도) |
| 순환적 습윤 및 건조 | 효과 없음(PTFE는 소수성이므로 부식 메커니즘이 없음) |
| 노출된 튜브의 공정 증기 응축 | 화학적 공격 없음(PTFE 화학적 불활성) |
| 열 순환(침수에서 노출까지) | 피로 없음(점탄성 조절) |
부분 침지 중 열 전달
노출된 튜브 부분은 공정 유체에 미미한 열 전달을 제공합니다.-액체가 아닌 공기와 증기로 둘러싸여 있습니다. 효과적인 열 전달 표면은 침수된 부분뿐입니다. 노출된 부분의 증기는 계속 흐르지만 열이 제거되는 침수된 부분에서 주로 응축됩니다.
액체 레벨이 떨어지면서 유효 표면적이 감소하면 교환기의 총 열 출력이 감소합니다. 온도 제어 시스템은-증기 압력을 높이거나 더 낮은 가열 속도를 수용하여 보상해야 합니다. 교환기는 최소 침수 조건에 맞게 크기를 조정해야 하며, 튜브 길이의 70%만 침수될 때 설계 열 부하가 전달됩니다.
잠긴 구역과 노출된 구역 사이의 전환으로 인해 튜브 벽을 따라 온도 구배가 생성됩니다. 액체 표면에서 벽 온도는 짧은 거리에서 약 55~65도(침수)에서 약 143도(노출)로 변합니다. 이 구배는 튜브 벽에 열 응력을 생성합니다. PTFE는 점탄성 완화를 통해 이러한 응력을 수용합니다. 반복되는 주기에는 손상이 누적되지 않습니다.
건식-화재 예방 요건
PTFE는 부분적인 증기 노출을 허용하지만 탱크에 액체가 없는 완전한 건식-화재-작동 증기는-방지되어야 합니다. 노출된 헤더와 외부 배관 연결은 지속적인 건식 작동에 적합하지 않을 수 있습니다. 낮은-레벨 인터록은 액체 레벨이 최소 설정점(일반적으로 튜브 번들 바닥에서 150mm 위) 아래로 떨어지면 증기 공급을 차단해야 합니다. 이는 완전한 액체 손실에 대한 안전 여유를 제공합니다.
요약
PTFE 열 교환기는 증기-노출 구역의 모든 구성 요소가 PTFE(PVDF 아님)로 제작되고 교환기 크기가 최소 침수 조건에 맞는 경우 일반 생산 중에 액체 수위 변동이 30%인 탱크에서 안전하게 작동할 수 있습니다. PTFE는 성능 저하 없이 공기 중 143도 증기 온도를 견딜 수 있습니다. 주기적 습윤 및 건조에는 화학적 또는 기계적 효과가 없습니다. 완전한 건식 화재를 방지하려면 낮은-수준의 인터록을 권장합니다.-
가변-수위 탱크의 PTFE 열 교환기 사양에 대한 엔지니어링 지원은 최소 및 최대 액체 수위, 증기 압력, 탱크 대기 구성 및 공정 온도 요구 사항을 제출하면 제공됩니다.
