Das Prinzip des schwächsten Glieds
Ein PTFE-Wärmetauscher kann PVDF-Komponenten -Trägerplatten, Rahmenelemente oder externe Armaturen-enthalten, die aufgrund ihrer geringeren Kosten oder einfacheren Bearbeitbarkeit ausgewählt wurden. Die PTFE-Schläuche sind für einen Dauerbetrieb bei 260 Grad ausgelegt. Die PVDF-Komponenten sind für einen Dauerbetrieb bei 150 Grad ausgelegt. Die maximal zulässige Temperatur der Baugruppe wird durch das PVDF und nicht durch das PTFE bestimmt.
Überhitzter Dampf-über seine Sättigungstemperatur erhitzter Dampf-kann die PVDF-Bewertung überschreiten. Die maximal zulässige Dampfüberhitzung ist die Überhitzung, die die PVDF-Komponenten unter ihrem Temperaturgrenzwert hält, mit einem Sicherheitsspielraum.
Die Temperaturverteilung in der Baugruppe
Die Dampftemperatur am Wärmetauschereintritt ist die Sättigungstemperatur plus Überhitzung. Bei 3 barg Sattdampf (Sättigung 143 Grad) und 20 Grad Überhitzung liegt die Dampftemperatur 163 Grad -über dem PVDF-Grenzwert von 150 Grad. Die PVDF-Komponenten, die mit dem Dampfeinlass in Kontakt kommen oder sich in dessen Nähe befinden, sind Temperaturen ausgesetzt, die über ihrem Nennwert liegen.
Die PVDF-Komponenten zersetzen sich bei Temperaturen über 150 Grad. Der Abbau erfolgt allmählich-Erweichung, Verlust der mechanischen Festigkeit, Farbveränderung-, aber er verkürzt die Lebensdauer. Die Stützplatten können sich unter dem Rohrgewicht verformen. Die Außenarmaturen können ihre Dichtwirkung verlieren.
| PVDF-Komponente | Temperaturbewertung (Grad) | Sichere Dampftemperatur (Grad) | Maximal zulässige Überhitzung bei 3 barg (Grad) |
|---|---|---|---|
| PVDF-Trägerplatte | 150 | 140 (mit 10-Grad-Rand) | -3 (muss enthitzt werden) |
| PVDF-Außenbeschlag | 150 | 140 | -3 |
| PVDF-Rahmenelement | 150 | 140 | -3 |
| PTFE (alle Komponenten) | 260 | 250 (mit 10-Grad-Rand) | +107 |
Die Designlösungen
Drei Ansätze behandeln die PVDF-Temperaturgrenze, wenn überhitzter Dampf vorhanden ist:
Entfernen Sie die PVDF-Komponenten: Ersetzen Sie die PVDF-Trägerplatten durch PTFE-Trägerplatten. Die PTFE-Komponenten sind für 260 Grad ausgelegt und passen zu den PTFE-Schläuchen. Die gesamte Baugruppe ist dann für 260 Grad ausgelegt und die Überhitzungsgrenze wird durch das PTFE und nicht durch das PVDF festgelegt.
Den Dampf enthitzen: Installieren Sie einen Enthitzer vor dem Wärmetauscher. Der Enthitzer spritzt Wasser in den überhitzten Dampf und senkt so dessen Temperatur bis zur Sättigung. Der Wärmetauscher erhält Sattdampf mit der Sättigungstemperatur, die unterhalb der PVDF-Grenze liegt. Der Enthitzer ist eine Standardkomponente, die bei Dampfsystemlieferanten erhältlich ist.
Reduzieren Sie den Dampfdruck: Ein niedrigerer Dampfdruck führt zu einer niedrigeren Sättigungstemperatur. Wenn die Sattdampftemperatur bei reduziertem Druck unter dem PVDF-Grenzwert liegt, ist die Überhitzung weniger problematisch. Dieser Ansatz ist möglicherweise nicht praktikabel, wenn der Prozess eine bestimmte Dampftemperatur erfordert.
Die empfohlene Spezifikation
Für einen PTFE-Wärmetauscher mit PVDF-Komponenten beträgt die maximal zulässige Dampftemperatur 140 Grad -die PVDF-Bewertung (150 Grad) abzüglich einer Sicherheitsmarge von 10 Grad. Bei 3 barg Dampf (Sättigung 143 Grad) bedeutet dies, dass keine Überhitzung zulässig ist. Der Dampf muss gesättigt oder leicht unterkühlt sein. Wenn überhitzter Dampf zu erwarten ist, sollten die PVDF-Komponenten durch PTFE ersetzt oder ein Enthitzer installiert werden.
Für eine Voll--PTFE-Baugruppe beträgt die maximal zulässige Dampftemperatur 250 Grad (Nennwert 260 Grad minus 10 Grad Spielraum). Die Überhitzungsgrenze bei 3 barg liegt bei 107 Grad -weit über jedem praktischen Überhitzungsniveau.
Zusammenfassung
Die maximal zulässige Dampfüberhitzung für einen PTFE-Wärmetauscher mit PVDF-Komponenten wird durch die PVDF-Temperaturbewertung von 150 Grad bestimmt. Mit einer Sicherheitsmarge von 10 Grad darf die Dampftemperatur 140 Grad nicht überschreiten -keine Überhitzung bei 3 barg Dampf. Die PVDF-Komponenten sind das schwächste Glied. Für den Betrieb mit überhitztem Dampf sollten die PVDF-Komponenten durch PTFE ersetzt oder ein Enthitzer installiert werden. Eine reine PTFE-Baugruppe hat eine viel höhere Überhitzungstoleranz.
Technische Unterstützung für die Spezifikation der Dampftemperatur ist nach Vorlage der Anforderungen an Dampfdruck, Überhitzungsgrad, Komponentenmaterialien und Prozesstemperatur verfügbar.
