Piesārņojuma robeža, kas parasti ir nepareiza
Pārklāšanas iekārta nosaka PTFE siltummaini cietā ūdens sildīšanai ar 15% piesārņojuma robežu. Siltummainis ir pielāgots 115% no tīrā siltuma slodzes, pamatojoties uz pieņēmumu, ka piesārņojuma faktors samazina efektīvo siltuma pārnesi par aptuveni 13%.
Pēc sešu mēnešu darbības siltuma jauda ir samazinājusies par 25%, un vanna vairs nevar uzturēt temperatūru maksimālās ražošanas laikā. Siltummainis tiek iztīrīts, un siltuma jauda atgriežas projektētajā vērtībā. Cikls atkārtojas ik pēc sešiem mēnešiem.
15% rezerve bija nepietiekama, jo projektēšanā izmantotais piesārņojuma faktors bija balstīts uz vispārīgu aplēsi, nevis uz faktiskajiem cietā ūdens apstākļiem. Faktiskā mēroga termiskā pretestība pēc sešiem mēnešiem ir līdzvērtīga aptuveni 25% no tīrās siltuma pārneses pretestības, kam nepieciešama 25% rezerve, lai tikai saglabātu paredzēto siltuma jaudu tīrīšanas intervāla beigās.
Mēroga termiskā pretestība, kas nosaka rezervi
Kalcija karbonāta skalas termiskā pretestība ir atkarīga no nogulsnes biezuma un siltumvadītspējas. Kalcija karbonāta siltumvadītspēja ir aptuveni 2,5 W/m·K. 0,5 mm mēroga slānim termiskā pretestība ir 0,0002 m²·K/W.
Tīrā siltuma pārneses pretestība PTFE siltummainim ar 0,8 mm sienu un procesa sānu plēves koeficientu 1000 W/m²·K ir aptuveni 0,0042 m²·K/W. Mēroga termiskā pretestība 0,0002 m²·K/W ir aptuveni 5% no tīrās pretestības. Šai mazajai pretestībai būtu nepieciešama tikai 5% rezerve.
Faktiskā veiktspējas pasliktināšanās ir lielāka, nekā varētu domāt tikai pēc mēroga termiskās pretestības. Mērogslānis arī raupjina virsmu, kas samazina plūsmas ātrumu pie sienas un palielina plēves pretestību. Mēroga termiskās pretestības un plēves pretestības pieauguma kopējā ietekme parasti ir 15–25% no tīras siltuma pārneses pretestības pēc sešiem mēnešiem cietā ūdens režīmā.
Piesārņojuma robeža kā ūdens cietības funkcija
Piesārņojuma robeža ir atkarīga no ūdens cietības, caurules sienas temperatūras un tīrīšanas intervāla. Nākamajā tabulā ir apkopota ieteicamā rezerve dažādiem ūdens cietības līmeņiem un tīrīšanas intervāliem.
| Ūdens cietība (mg/l CaCO₃) | Mēroga likme (mm/6 mēneši) | Izturība pret zvīņām pēc 6 mēnešiem | Ieteicamā peļņa (6 mēnešu tīrīšana) | Ieteicamā peļņa (12 mēnešu tīrīšana) |
|---|---|---|---|---|
| 50–100 (mīksts) | 0,1 mm | 0.00004 m²·K/W | 5% | 10% |
| 100–200 (vidēji grūti) | 0,2 mm | 0.00008 m²·K/W | 10% | 20% |
| 200–300 (grūti) | 0,35 mm | 0.00014 m²·K/W | 18% | 35% |
| 300–400 (ļoti grūti) | 0,5 mm | 0.00020 m²·K/W | 25% | 50% |
| 400–500 (ļoti grūti) | 0,7 mm | 0.00028 m²·K/W | 35% | 70% |
| Virs 500 (sālījumā{1}}līdzīgs) | 1,0 mm | 0.00040 m²·K/W | 50% | 100% |
Ieteicamās robežvērtības ietver skalas termisko pretestību un plēves pretestības pieaugumu. Piemales ir lielākas ilgākiem tīrīšanas intervāliem, jo skalas biezums ar laiku palielinās.
Caurules sienas temperatūras ietekme
Mēroga nogulsnēšanās ātrums palielinās līdz ar caurules sienas temperatūru. Augstāka sienas temperatūra palielina kalcija karbonāta pārsātinājumu caurules virsmā un paātrina nogulsnēšanos.
PTFE siltummainim ar lielu siltuma plūsmu caurules sienas temperatūra ir augstāka un skalas ātrums ir augstāks. Piesārņojuma robeža ir jāpalielina, lai ņemtu vērā augstāko skalas līmeni.
Sienas temperatūras efekts ir īpaši svarīgs PTFE siltummaiņos, jo zemā PTFE siltumvadītspēja rada augstāku sienas temperatūru konkrētai siltuma plūsmai nekā metāla siltummainim. PTFE siltummainim, kas darbojas ar tādu pašu siltuma plūsmu kā metāla blokam, būs augstāka sienu temperatūra un lielāka skalas pakāpe.
Plūsmas ātruma ietekme
Plūsmas ātrums ietekmē katlakmens nogulsnēšanās ātrumu caur bīdes spriegumu pie caurules sienas. Lielāks ātrums palielina bīdes spriegumu, kas samazina skalas saķeri un nogulsnēšanās ātrumu.
PTFE siltummainim, kas darbojas ar ātrumu 0,5 m/s, skalas līmenis ir augsts, un piesārņojuma robežai jābūt lielai. Siltummainim, kas darbojas ar ātrumu 1,5 m/s, skalas rādītājs ir mazāks, un rezerve var būt mazāka.
Ātruma efekts ir īpaši svarīgs cietā ūdens apkalpošanā. Ieteicamais ātrums ir 1,5–2,0 m/s, lai samazinātu skalas pakāpi un nepieciešamo piesārņojuma robežu.
Ekonomiskā tirdzniecība{0}}no piesārņojuma robežas
Piesārņojuma robeža palielina siltummaiņa kapitāla izmaksas. 25% peļņa palielina kapitāla izmaksas par aptuveni 20–25%. Robeža arī samazina siltuma plūsmu, kas samazina caurules sienas temperatūru un skalas ātrumu.
Kompromiss-ir starp augstākām kapitāla izmaksām un mazāku tīrīšanas biežumu un enerģijas izmaksām. Lielāka peļņa samazina tīrīšanas biežumu un ražošanas zudumus, bet palielina kapitāla izmaksas.
Optimālā rezerve ir tāda, kas samazina kopējās īpašuma izmaksas visā kalpošanas laikā. Kopējās izmaksas ietver kapitāla izmaksas, tīrīšanas izmaksas, ražošanas zudumu izmaksas un enerģijas izmaksas.
Kopējo īpašumtiesību izmaksu noteikšana ar dažādām peļņas normām
Šajā tabulā ir apkopotas piecu{0}}gadu kopējās īpašumtiesību izmaksas par dažādām piesārņojuma robežām cietā ūdens sildīšanas lietojumprogrammā ar siltuma slodzi 50 kW, ūdens cietību 300 mg/l un ražošanas vērtību 500 USD stundā.
| Netīrumu robeža | Virsmas laukums | Siltuma plūsma | Tīrīšanas intervāls | Kapitāla izmaksas | Ikgadējās tīrīšanas izmaksas | Gada ražošanas zaudējumu izmaksas | Piecu{0}}gadu kopējās izmaksas |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0% | 20 m² | 2,5 W/cm² | 2 mēneši | $28,000 | $9,000 | $12,000 | $133,000 |
| 10% | 22 m² | 2,3 W/cm² | 3 mēneši | $30,000 | $6,000 | $8,000 | $100,000 |
| 20% | 24 m² | 2,1 W/cm² | 4 mēneši | $32,000 | $4,500 | $6,000 | $84,500 |
| 30% | 26 m² | 1,9 W/cm² | 6 mēneši | $35,000 | $3,000 | $4,000 | $70,000 |
| 40% | 28 m² | 1,8 W/cm² | 8 mēneši | $38,000 | $2,250 | $3,000 | $64,250 |
| 50% | 30 m² | 1,7 W/cm² | 10 mēneši | $41,000 | $1,800 | $2,400 | $62,000 |
| 75% | 35 m² | 1,4 W/cm² | 14 mēneši | $48,000 | $1,300 | $1,700 | $63,000 |
Piecu{0}}gadu kopējās izmaksas šim lietojumam ir samazinātas līdz minimumam, ja piesārņojuma robeža ir 40–50%. 30% rezerve ir pietiekama, bet ne optimāla. 75 % peļņa ir pārāk liela-, un tās kopējās izmaksas ir augstākas nekā 50 % peļņa.
Dizaina funkcijas, kas samazina nepieciešamo rezervi
Vairākas konstrukcijas iezīmes samazina nepieciešamo piesārņojuma robežu.
Lielāks plūsmas ātrums.Lielāks ātrums palielina bīdes spriegumu un samazina skalas ātrumu. Cietā ūdens apkalpošanai ieteicams 1,5–2,0 m/s ātrumu.
Gluda caurules virsma.Gluda caurules virsma samazina katlakmens nosēdumu saķeri. Caurules virsmai jābūt bez skrāpējumiem vai defektiem.
Ieviesiet-tīrīšanas noteikumus.Savienojumi tīrīšanas šķīduma padevei un atgriešanai ļauj tīrīt siltummaini bez demontāžas, kas samazina tīrīšanas izmaksas un dīkstāves laiku.
Ūdens mīkstināšana.Ūdens mīkstinātājs noņem kalcija un magnija jonus, kas veido katlakmens. Mīkstināšana samazina skalas pakāpi un nepieciešamo piesārņojuma robežu.
Mēroga inhibitoru dozēšana.Ķimikālija katlakmens inhibitoriem samazina katlakmens ātrumu, traucējot kristāla augšanu. Inhibitors samazina nepieciešamo piesārņojuma robežu.
Temperatūras kontrole.Caurules sienas temperatūras pazemināšana samazina skalas ātrumu. Mazāka siltuma plūsma vai plānāka caurules siena samazina sienas temperatūru.
Cietā ūdens pakalpojuma specifikācijas parametri
Iekārtu inženieriem, kas nosaka PTFE siltummaini cietā ūdens apkalpošanai, ar piegādātāju jāapstiprina šādi parametri.
Ūdens cietība.Norādiet kalcija karbonāta koncentrāciju ekspluatācijas ūdenī.
Darba temperatūra.Norādiet maksimālo darba temperatūru un caurules sienas temperatūru.
Plūsmas ātrums.Norādiet minimālo caurules -sānu ātrumu. Cietā ūdens apkalpošanai ieteicams 1,5–2,0 m/s ātrumu.
Tīrīšanas intervāls.Norādiet paredzamo tīrīšanas intervālu un tīrīšanas metodi.
Netīrumu robeža.Norādiet piesārņojuma robežu, pamatojoties uz ūdens cietību un tīrīšanas intervālu.
Virsmas laukums.Norādiet virsmas laukumu, kas nepieciešams siltuma slodzei un piesārņojuma robežai.
Siltuma plūsma.Norādiet maksimālo pieļaujamo siltuma plūsmu, pamatojoties uz sienas temperatūras ierobežojumu.
Tīrīšanas noteikumi.Norādiet savienojumus un vārstus, kas nepieciešami tīrīšanai uz vietas.
Pielāgošanās piesārņojuma robežai ar cieta ūdens apstākļiem
PTFE siltummaiņa piesārņojuma robeža cietā ūdens režīmā ir atkarīga no ūdens cietības, caurules sienas temperatūras, tīrīšanas intervāla un pieļaujamās veiktspējas pasliktināšanās. Parastā 10–20% robeža bieži vien ir nepietiekama. Ieteicamā rezerve ir 20–50% vidēji cietam vai ļoti cietam ūdenim atkarībā no tīrīšanas intervāla.
Rezerve ir jāizvēlas, pamatojoties uz kopējām īpašuma izmaksām visā kalpošanas laikā. Lielāka peļņa palielina kapitāla izmaksas, bet samazina tīrīšanas biežumu un ražošanas zudumus. Optimālā rezerve samazina kopējās izmaksas.
Cietā ūdens apkalpošanas iekārtām, kurās tiek izvērtētas PTFE siltummaiņa iespējas, piesārņojuma robeža ir jānorāda iepirkuma dokumentos un jāpārbauda, nododot ekspluatācijā. Ražotāja nodrošinātajā noklusējuma konfigurācijā var nebūt iekļauta atbilstoša rezerve, un veiktspējas pasliktināšanās rezultātā var būt nepieciešama biežāka tīrīšana, nekā paredzēts.
Iekārtu inženieri un iepirkumu speciālisti, kas novērtē PTFE siltummaiņa specifikācijas cietam ūdenim vai citiem netīrumiem, var pieprasīt projekta pārskatīšanu, kas aptver ūdens cietību, darbības temperatūru, plūsmas ātrumu, tīrīšanas intervālu un piesārņojuma robežu, lai pārliecinātos, ka iekārta atbilst faktiskajai ūdens kvalitātei un objekta ekspluatācijas izmaksu struktūrai.
