Apakah Kesan Penyahtekanan Pantas pada Pemanas PFA Yang Telah Beroperasi pada 2 Bar?

Dalam sistem bertekanan seperti autoklaf, reaktor tekanan atau tangki tertutup, pemanas PFA direka bentuk untuk berfungsi dengan tekanan dalaman yang menyamakan dengan sistem. Semasa penyahtekanan pantas sistem (pecah vakum atau bolong kecemasan) perbezaan tekanan merentasi sarung PFA diterbalikkan. Di bawah keadaan operasi biasa pada 2 bar (abs) tekanan dalam pemanas (ruang antara PFA dan teras) adalah lebih kurang sama dengan tekanan sistem. Jika diarahkan dengan cepat ke 1 bar (atmosfera), tekanan sistem akan menjadi 1 bar, tetapi tekanan dalam anulus pemanas mungkin kekal pada 2 bar selama beberapa saat hingga minit, bergantung pada laluan resapan dan bolong. Ini menyebabkan perbezaan tekanan sehingga 1 bar (14.5 psi) dari dalam ke luar, meletakkan sarung PFA dalam tegasan gelung. Untuk pemanas PFA dengan 25 mm OD dan dinding 2 mm, perbezaan 1 bar memberikan tegasan gelung=PD / (2 t)=0.1 25 / (2 2)=2.5 / 4=0.625 MPa, di bawah kekuatan tegangan PFA (12–15 MPa). Jadi satu insiden depressurization bukanlah malapetaka. Penyahtekanan pantas berulang (beratus-ratus kitaran) bagaimanapun menyebabkan keletihan retak. Kesannya adalah terkumpul, retakan mikro bermula pada sentuhan selepas 500-2,000 kitaran berkembang kepada resapan dan akhirnya gagal.

Perbezaan tekanan dan tekanan pada penyahtekanan
Proses utama bukanlah tegasan gelung kerana perbezaan tekanan, tetapi penyejukan pantas yang lazimnya mengiringi depressurization. Pengembangan dan penyejukan adiabatik akan berlaku semasa penyahtekanan dalam perkhidmatan wap atau wap. Jika sistem adalah wap tepu 2 bar (120 darjah ), pembuangan cepat ke 1 bar serta-merta menurunkan suhu kepada 100 darjah (melalui pengembangan). Pemanas PFA pada 120 darjah mendapat kejutan haba 20 darjah . Gabungan perbezaan tekanan (tegasan gelung 0.625 MPa) dan kejutan haba (kecerunan suhu melalui dinding) menyebabkan tegasan puncak yang lebih besar pada antara muka logam-PFA. Pelindapkejutan 20 darjah dengan pembezaan tekanan 1 bar-yang menghampiri had keletihan menghasilkan tegasan maksimum 3-5 MPa menggunakan analisis unsur terhingga.

Untuk bukan-sistem wap (cecair sahaja) penyahtekanan tidak menyejuk kerana cecair hampir tidak boleh mampat. Walau bagaimanapun, gas terlarut mungkin mengalir keluar dari larutan dan menghasilkan buih yang runtuh pada permukaan PFA (peronggaan). Hakisan peronggaan (lihat Artikel #13) adalah lebih merosakkan daripada perbezaan tekanan sahaja.

Kes yang paling teruk ialah penyahtekanan pantas sistem tepu panas di mana PFA telah menyerap air atau wap asid. Apabila tekanan jatuh, bahan meruap yang diserap berkelip menjadi wap dalam dinding PFA, menghasilkan lepuh dalaman (lihat Artikel #61). Pada 120 darjah, PFA tepu dengan air terdedah kepada melepuh pada perbezaan 1 bar.

Ringkasan Kesan mengikut Jenis Sistem
Jenis Sistem Keadaan OperasiKadar Penyahtekanan Tekanan Utama Kerosakan PFA Kegagalan Mekanisme Kerosakan Kitaran Kritikal
Cecair sahaja (tiada gas dalam larutan)2 bar, 80 darjah Cepat (<1 sec) Hoop tension 0.6 MPaNone (too little tension) >10,000 (keletihan tidak ketara)
Cecair dengan udara terlarut 2 bar, Peronggaan Pantas 80 darjah dengan mengeluarkan gas Permukaan lubang 1,000–5,000
Wap tepu 2 bar, 120 darjah Renjatan Terma Pantas (20 darjah ) + gelung Keletihan antara muka 500–2,000
Superheated water (>100 darjah ) 2 bar, 120 darjah Cepat Berkelip hingga mengukus dalam PFA Melepuh Dalaman 200–1000
Wap asid + wap 2 bar, 130 darjah Cepat resapan wap asid berkelip + haba Melepuh + retak 100–500
Mana-mana dengan PFA direndam meresapMana-mana penjanaan wap Dalaman MelepuhTepu: satu-peristiwa kali
Kuantifikasi Kesan Penyahtekanan Berulang
Contoh: Pemanas PFA dalam perkhidmatan wap tepu pada 120 darjah , 2 bar, 10 penyahtekanan pantas setiap hari. (cth kitaran kelompok harian dengan pengudaraan) Jangka hayat:

Tiada penurunan tekanan: hayat asas 5-8 tahun (kitaran haba)

Dengan penyahmampatan: Hayat 1-3 tahun

Pengurangan ini disebabkan oleh gabungan kejutan haba (disebabkan oleh penyejukan adiabatik) dan tekanan gelung. Jika wap dipanaskan lampau (tiada air cecair), penyejukan adalah kurang teruk kerana tiada haba pendam dikeluarkan. Wap yang dipanaskan lampau pada 150 darjah , 2 bar, menyejukkan hingga 120 darjah pada penyahtekanan (penurunan 30 darjah) akan mendorong tekanan haba tambahan.

Penyahtekanan pantas mempunyai sedikit kesan pada sistem cecair sahaja (tiada wap). Tegasan gelung 0.6 MPa adalah jauh di bawah 5–10 MPa biasa kitaran haba. Tegasan utama disebabkan oleh pengembangan pembezaan pada pemanasan/penyejukan, bukan tekanan.

Penyahtekanan-Tebatan Sistem Terdepan
Jika depressurization cepat tidak dapat dielakkan, lakukan perkara berikut:

Tingkatkan masa bolong daripada 1 saat kepada 30-60 saat, buang perlahan-lahan. Ini menghapuskan kejutan haba dan membolehkan PFA menyamakan tekanan tanpa tekanan.

Pasang garis penyamaan tekanan. Sambungkan kawasan anulus antara PFA dan teras kepada tekanan sistem menggunakan tiub gerek kecil. Ini mengelakkan perbezaan tekanan semasa pengudaraan.

PFA yang lebih tebal: 2.5-dinding 3.0 mm=yang sama mengurangkan ketegangan gelung. Untuk tegasan gelung dinding 3 mm pada 1 bar=0.1 x 25 / 2 x 3=0.42 MPa-lebih kurang.

Keringkan PFA: Jika PFA tidak tepu dengan air atau asid, kilat tidak akan berlaku. Jika penyahtekanan tetap berlaku, pastikan pemanas kering dan elakkan rendaman berlarutan dalam cecair yang menembusi.

Check post-events: Check the insulation resistance after any fast depressurisation. Damage is indicated by drops >20%

Contoh di lapangan
Reaktor farmaseutikal yang menggunakan pemanas PFA dalam wap-bekas tekanan yang dipanaskan pada 120 darjah , 2 bar. Kitaran ini terdiri daripada penyahtekanan pantas (5 saat) pada akhir setiap kelompok (10 kelompok/hari). Pemanas gagal setiap 8-12 bulan dari terik pada permukaan PFA. Kilang mengubah suai kitaran untuk melepaskan lebih 60 saat. Tiada lepuh dan hayat pemanas ialah 4+ tahun. Tambahan 55 saat setiap kelompok (10 minit/hari) boleh diterima. Jika tidak, tiada apa yang berubah.

Kesimpulan: Penyahtekanan Pantas Hanya Merosakkan PFA dalam Perkhidmatan Wap
Pemanas PFA tidak begitu sensitif kepada penyahtekanan pantas daripada 2 bar dalam kes sistem cecair sahaja (tegasan gelung 1 MPa jauh di bawah had keletihan). Dalam perkhidmatan wap atau wap tepu, kejutan haba (20–30 darjah ), kilat dalaman meruap tembus dan tegasan gelung membawa kepada keletihan, retak dan melepuh selepas 500–2,000 kitaran mengehadkan hayat pemanas sebanyak 50–80%. Pembuangan hendaklah dilakukan dengan perlahan (30–60 saat) untuk mengelakkan kerosakan PFA. Tambah garis penyamaan tekanan atau PFA kering sebelum operasi bertekanan. Jika sistem anda mengalir dengan cepat dan mempunyai wap atau wap panas, katakan pemanas PFA anda rosak. Uji, kurangkan atau terima kehidupan yang berkurangan. Ia adalah wap yang menjadi masalah, bukan tekanan. Kawal wap, kawal bahaya.