Slik forhindrer du at PTFE-varmeveksleren fryser og sprekker om vinteren

En uvanlig kuldeperiode inntraff over natten. Vann i varmeveksleren (PTFE) frøs. Rørene ble delt om morgenen og skallet bulet. Reparasjonen var dyr. En enkel drenering eller beskjeden varmesporer ville ha reddet utstyret.

Hvordan fryseskader

PTFE er kjent for å være et fleksibelt materiale, og derfor blir det ofte oversett for fryseskader. Men fleksibilitet eliminerer ikke risikoen når vannet fryser til is. Når vannet fryser, utvider det seg ca. 9%. Denne ekspansjonen forårsaker store indre trykk i et begrenset rom som et varmevekslerrør eller -skall.

PTFE-rør kan deformeres under dette trykket, og selv om de vanligvis ikke sprekker umiddelbart, kan det oppstå irreversibel forvrengning. Mer sårbare steder er rør til rørplate-koblinger, pakningsforbindelser og hvor som helst PTFE kommer i kontakt med metall. Disse områdene er hvor stress er konsentrert, og mer utsatt for sprekker eller lekkasje etter en frysehendelse. I ekstreme omstendigheter kan kraften til voksende is til og med få metallskallet til å bule.

Skaden er kanskje ikke åpenbar med en gang. Disse små sprekkene eller svekkede leddene blir kanskje ikke identifisert før systemet er slått på og lekkasjer oppstår under trykk. Noen få minusgrader kan være kostbart i reparasjoner – planlegg på forhånd.

Sammendrag av risikoforhold

Frysing oppstår ofte når væsken i veksleren er stasjonær og lave omgivelsestemperaturer er tilstede. Flytende væske har mindre tid til å fryse ettersom varme utveksles ofte, men likevel mister vann raskt varme, spesielt i uisolerte eller dårlig beskyttede systemer.

Det er mer sårbart på grunn av utendørs installasjoner, utilstrekkelig isolert rør og sporadiske driftsplaner. Innendørssystemer kan også fryse hvis det er trekk eller utilstrekkelig omgivelsesoppvarming under tøffe forhold.

Strømning under drift

For systemer som er i kontinuerlig drift er den beste beskyttelsen å holde væsken i bevegelse. Vann eller vandig løsning som strømmer vil ikke fryse fordi det hele tiden utveksler varme med delene av systemet foran og bak.

Operatører bør minimere unødvendige driftsstanser i kaldt vær. Hvis avstengning er uunngåelig, skal egnet drenering eller andre frostforebyggende tiltak inkluderes i overgangen til tomgangsforhold. Det er ikke nok å bare stole på restvarme, spesielt når du er lenge ute i kulden.

Tøm når den ikke er i bruk

Full drenering er den eneste sikre beskyttelsen mot frysing ved periodisk bruk. Veksleren må tømmes helt på prosess- og brukssiden etter hver bruk.

Det innebærer ikke bare å åpne en ventil og vente en kort stund. Alle lavpunkter må renses og ventiler åpnes for å slippe inn luft og skyve væsken ut. Hvis det ikke er nok ventilasjon, kan vann bli fanget i lommer i rør eller topper.

Ofte er fryseskader forårsaket av væskerester. Selv beskjedne mengder tilbakeholdt vann kan utvide seg og forårsake lokal spenning. Av denne grunn inkluderer mange anlegg et lavt-lufttrykk-ut til drenering. Rester av væske kan elimineres ved hjelp av trykkluft ved trykk under 2 bar uten risiko for å skade PTFE-komponenter.

Det tar ti minutter å tømme, men uker å erstatte et rørark.

Varmesporing for kontinuerlig beskyttelse

Varmesporing er en aktiv tilnærming til frostforebygging, spesielt for systemer som ikke kan tømmes periodisk. Elektrisk varmesporing eller dampsporing kan påføres vekslerskallet og rørene for å opprettholde temperaturer over frysepunktet.

Et termostatstyrt system anbefales. Dette er slik at sporstoffet automatisk slår seg på når omgivelsestemperaturen nærmer seg kritisk, og gir beskyttelse til enhver tid uten å kaste bort energi når det ikke er nødvendig.

Forsiktig varmesporing bør påføres for å unngå varme flekker. PTFE er begrenset av temperatur og ujevn oppvarming kan forårsake termisk stress. God design og installasjon betyr at varmen spres jevnt over vekslerens overflate.

Frostvæske i lukkede systemer

Å legge til frostvæske som glykol er en realistisk løsning for verktøysystemer med lukket-sløyfe. Utviklingen av is reduseres kraftig ved at væskens frysepunkt senkes.

Effektiviteten til en frostvæske er avhengig av konsentrasjonen. Periodiske kontroller bør utføres for å sikre at blandingen er innenfor det passende området for de forventede minimumstemperaturene. Beskyttelsen reduseres med over-fortynning, men høy konsentrasjon kan påvirke varmeoverføringsytelsen.

Systemmaterialkompatibilitet må også valideres. PTFE er ganske slitesterk, men når du velger frostvæskeløsninger må du ta hensyn til andre komponenter som tetninger, pumper osv.

Støttetiltak #2: Isolerende

Termisk isolasjon kan hjelpe med frostbeskyttelse. Isolasjon bidrar til å holde varmen inne, og øker tiden væsken kan holdes på temperatur. Men isolasjon alene er ikke nok for langvarig eksponering for under-frysende kulde.

Effektiv isolasjon må suppleres med en eller flere aktive metoder som flytvedlikehold, varmesporing eller frostvæske. Det må sees på som en del av en større tilnærming, ikke som et-frittstående svar.

Operatørbevissthet og sesongforberedelse

Vintersikring starter før vinteren setter inn. Anlegg bør fastsette tidligste forventede frostdato og starte vinteriseringstiltak på forhånd. Dette inkluderer å sjekke isolasjonen, teste varmesporingssystemer, teste avløpsdrift og ordne frostvæskeforsyninger om nødvendig.

Operatørens årvåkenhet er også nøkkelen. Personell må være klar over farene ved frysing og regelmessig følge etablerte protokoller. Passende merking av tømmeventiler og ventiler kan bidra til å begrense risikoen for ufullstendig drenering.

Enkel vinteroppstartsmetode bidrar til å sikre at du er klar. Før veksleren tas i bruk igjen, bør operatører sørge for at alle avløp er lukket, sjekke for gjenværende is og injisere væske forsiktig for å forhindre termisk sjokk fra raske temperaturendringer.

Hvordan tine trygt

Frys hvis det fryser, du må regulere reaksjonen. Bruk av en lommelykt eller åpen flamme for å tilføre varme direkte er ikke tillatt. Høye lokale temperaturer kan smelte eller forringe PTFE og forårsake alvorlig skade.

Gradvis tining bør oppnås med regulert varme via omgivelsesoppvarming, varmluftsirkulasjon eller godt-utformet varmesporing.

Slik unngår du kostbare vinterfeil

Det sesongmessige, men betydelige problemet for drift av PTFE varmevekslere i kalde områder er frostbeskyttelse. Frysing medfører en betydelig fare for skader på grunn av vannutvidelse, begrenset geometri og materialinteraksjoner.

Enkle, regelmessige fremgangsmåter som å opprettholde flyt, drenering når den er inaktiv, påføring av varmesporing og tilsetning av frostvæske der det er aktuelt, gir effektiv beskyttelse. Disse koster lite i tid og krefter, sammenlignet med kostnadene og forstyrrelsene ved å gjenopprette fryse-skadet utstyr.

Løsninger som drenering, varmesporing og frostvæske er enkle og vil forhindre katastrofale vinterhavari. Med tilstrekkelig planlegging og daglig--vedlikehold kan PTFE-varmevekslere kjøre pålitelig gjennom de kaldeste temperaturene.