Hvordan velge den optimale mellomromsavstanden for et PTFE-skall-og-rørutveksler som håndterer slurries?

En mineraloppslemming som inneholder fin, slipende sand kan raskt pakke de bittesmå sprekkene mellom tettsittende ledeplater i en skall-og-rørveksler, strupe strømningsveier og skure røroverflatene. Ved slurrydrift må veksleren tåle kontinuerlig bevegelse av suspendert stoff som kontinuerlig prøver å sette seg, bygge bro, erodere eller samle seg inne i skallet i tillegg til å overføre varme.

Det blir en hydraulisk balansegang å designe ledeplatesystemet for slurrybruk. Veksleren må holde partikler i bevegelse raskt nok til å forbli suspendert samtidig som man unngår overdreven turbulens, tilstopping og slitasje.

Å lage åpne strømningskanaler med lav-begrensning som gir stabil transport av faste stoffer uten å gå på bekostning av varmeytelsen, er hovedmålet med riktig håndtering av PTFE-vekslerslam i mellomrom.

Hvorfor skille mellomrom er viktige i slurryservice
Baffler leder væsken fra skallets-side over rørbunten i en skall-og-rørveksler for å forbedre varmeoverføringen og gi mekanisk støtte for rørene.

Ved bruk av ren væske er tettliggende ledeplater ofte ønskelige fordi de øker turbulens og varmeoverføringseffektivitet. Slam har ganske distinkt oppførsel.

Faste partikler følger ikke væskestrømlinjer ordentlig. I stedet gjør de:

Driv mot områder med lav-hastighet

Akkumuleres i døde soner

Eroder overflater med høy-hastighet

Bro over smale tunneler

Slå deg ned når turbulensen svekkes

Oppslemmingen tvinges til hele tiden å endre retning gjennom smale strømningsvinduer når ledeplatene er plassert for nær hverandre. Slipende partikler kommer i kontakt med baffelkanter, resirkulerer i stillestående lommer og utvikler gradvis avleiringer som begrenser flyten ytterligere.

Resultatet kan bli:

Økt trykkfall

Feilfordeling av strømning

Rørerosjon

Solid innpakning

Gradvis plugging

Redusert effektivitet av varmeoverføring

Hydraulisk renhet har ofte forrang fremfor økende turbulens i slurryapplikasjoner.

Hvorfor det er vanlig å foretrekke bredere mellomrom
Bred avstand mellom mellomrom genererer større og rettere strømningskanaler gjennom vekslerskallet.

Designet tillater partikler å strømme gjennom bunten med færre retningsendringer og mindre restriksjoner, i motsetning til å få slurryen til å skli gjentatte ganger gjennom innsnevrede tverrstrømsseksjoner.

Flere driftsmessige fordeler kommer fra større avstander.

Redusert trykkfall
Den totale hydrauliske motstanden på skallsiden reduseres med færre ledeplater. Dette reduserer etterspørselen etter pumping og minimerer sannsynligheten for isolerte erosjonssoner med høy-hastighet.

Forbedret passasje av faste stoffer
Større strømningskorridorer gjør at grove partikler og agglomerater kan bevege seg friere gjennom veksleren.

Dette blir spesielt viktig i:

Mineralslurries

Krystalliserende væsker

Systemer for behandling av avfall

Suspensjoner av slipende oksider

Prosessstrømmer som inneholder metall

Nedre slipeslitasje
Reduserte retningsendringer reduserer partikkelstøt mot røroverflater og skjermkanter.

I stedet for å slå aggressivt med mange hindringer, oppmuntrer designet slurryen til å bevege seg raskt og lydløst.

Trade-Off: Reduced Shell-Side Velocity
Selv om økt avstand mellom mellomrom forbedrer transport av faste stoffer, reduserer den også turbulens og hastighet på skallsiden-.

Partikkelsetning blir som et resultat en konkurrerende risiko.

Hvis slurryhastigheten faller for lavt, begynner partikler å skille seg fra bærevæsken og bygges opp inne i vekslerskallet. Sedimentasjon utvikles ofte på steder med lav-strøm langs skallveggen eller under rørrekker.

Å opprettholde partikkelsuspensjon i de fleste mineraloppslemminger krever vanligvis en minimum væskehastighet på 1,5–2 m/s.

Under dette området øker sedimenteringsrisikoen dramatisk avhengig av partikkelstørrelse og tetthet.

Vekslerdesignen må følgelig opprettholde tilstrekkelig skall-sidehastighet for å holde faste stoffer i bevegelse konstant.

Opprettholde fjæring med økt strømningshastighet
En populær metode involverer å øke sirkulasjonsstrømmen på skallet-.

Når bredere mellomrom mellom ledeplatene påvirker lokal hastighet, kan den totale strømningshastigheten for slurry økes for å kompensere. I mange industrielle systemer er det anordnet en dedikert resirkulasjonspumpe, spesielt for å opprettholde suspensjonshastigheten gjennom veksleren.

Denne strategien har en rekke fordeler:

Forbedret transport av faste stoffer

Reduserte dødsoner

Mer pålitelig termisk ytelse

Redusert sjanse for sedimentakkumulering

Metoden skiller med hell behovet for faststoffsuspensjon fra termisk bruk.

Veksleren opprettholder partikkelbevegelse gjennom regulert bulkstrømhastighet i stedet for bare å være avhengig av tett mellomrom for å skape turbulens.

Baffle Cut Geometris betydning
Slamytelsen bestemmes ikke utelukkende av mellomrom. Like viktig er baffelkuttet, som er den åpne vindusseksjonen som tillater skjell-sidegjennomstrømning.

I slurry-tjenesten utvides skåret generelt for å gi:

Større områder for partikkelpassasje

Redusert risiko for blokkering

Lavere lokalisert turbulens

Bedre spredning av faste stoffer

Skarpe retningsendringer minimeres der det er mulig.

Store uhindrete vinduer hjelper til med å forhindre at faste stoffer samler seg bak baffelkanter eller danner bro mellom rørrekker.

Statiske lommer der partikler kan stoppe lenge nok til å sette seg, forhindres av en godt-utformet slurryveksler.

Tube Pitch og layout påvirker også plugging
Slurrybevegelsen påvirkes betydelig av utformingen av rørene inne i skallet.

Partikler kan bygge bro mellom naborør og til slutt danne pakkede avleiringer hvis røravstanden blir for nær.

Transport av faste stoffer påvirkes av en rekke designbeslutninger:

Slurry Effect Design Parameter
Bredere rørstigning Reduserer brodannelse av faste stoffer
Trekantet rørarrangement Høyere turbulens, men strammere strømningsveier
Square-rørdesignFlere kanaler med åpen flyt
Større skallklaringer Enklere partikkelpassasje
I slurry-håndteringsvekslere velges ofte kvadratiske-stigningskonfigurasjoner fordi de genererer rettere og mindre restriktive strømningskorridorer.

Kombinasjonen av rørstigning, arrangement og baffelgeometri avgjør til slutt om faste stoffer forblir mobile eller begynner å samle seg.

Fordeler med PTFE-rør i slurryservice
PTFE-rør gir ulike praktiske fordeler i slam-håndteringsvekslere.

Ikke-klebende, glatt overflate
Fluorpolymeroverflaten hindrer vedheft av forskjellige faste stoffer og utfellinger. Det er mindre sannsynlig at det dannes vedvarende avleiringer når partikler kommer i kontakt med rørene.

Motstand mot korrosjon
I tillegg til slipekorn inneholder mange slam også etsende forbindelser. PTFE tåler samtidig en rekke syrer, salter og oksiderende stoffer.

Redusert skaleringstendens
PTFEs lave overflateenergi hjelper til med å forhindre akkumulering av krystalliserte salter og mineralbelegg.

Sammenlignet med mange metalliske rørmaterialer forbedrer disse egenskapene langsiktig rengjørbarhet.

Design av flytende hoder for alvorlig slurrybruk
Selv med nøye hydraulisk design, kan sakte akkumulering fortsatt skje i ekstreme slurryinnstillinger.

For disse applikasjonene kan en flytende vekslerarkitektur gi den optimale langsiktige vedlikeholdsplanen.

Under avstengning gjør en flytende hodedesign det mulig å trekke ut hele rørbunten fra skallet for rengjøringsoperasjoner som:

Hydroblåsing

Rengjøring med kjemikalier

Mekanisk spyling

Visuell inspeksjon

Denne tilgjengeligheten blir spesielt gunstig i gruvedrift, avløpsvann og tunge mineralbehandlingssystemer hvor lasting av faste stoffer kan endre seg uforutsigbart.

Eventuell tilsmussing blir ofte sett på som tolererbart snarere enn fullstendig unngåelig ved alvorlig slurrybelastning.

Balansering av varmeoverføring mot pålitelighet
Konvensjonell vekslerforbedring konsentrerer seg ofte om å øke termisk effektivitet og turbulens. En distinkt tankegang er nødvendig for slurrysystemer.

En aggressivt turbulent design som regelmessig plugger er vanligvis mindre fordelaktig enn en veksler med en litt lavere topp varmeoverføring, men stabil langtidsfunksjon.

Følgende er derfor prioritert i en vellykket design for håndtering av PTFE-vekslerslurry-avstandsavstander:

Hydrauliske kanaler som er åpne

Transport av stabile faste stoffer

Lav erosjonsrisiko

redusert tilbøyelighet til å plugge

Vedlikehold under avstengning

Driftsmessig overlevelse blir like viktig som termisk effektivitet.

Avslutningsvis
Vellykket slurryhåndtering i en PTFE-skall-og-rørveksler begynner med en ren, åpen, rett-gjennom hydraulisk design som reduserer områder der faste stoffer kan stoppe, sette seg eller samle seg. Selv om nok skall-sidehastighet fortsatt må opprettholdes for å holde partikler suspendert, forbedrer bredere mellomrom mellom platen faststofftransport, minimerer slitasje og reduserer trykkfallet.

I vanskelige oppslemmingsapplikasjoner kan tilstopping og erosjon unngås ved å nøye koordinere mellomrom mellom ledeplater, kutteform, rørstigning og sirkulasjonsstrøm. PTFE-rørs enestående korrosjonsmotstand og glatte, -frie overflate fremmer pålitelig drift ytterligere.

Ved bruk av tung slurry er vekslerens pålitelighet ofte mindre avhengig av å indusere turbulens og mer på å la faste stoffer migrere fritt gjennom systemet.

Noen ganger er den beste forvirringen bare en som er langt unna den neste.