Il livello nascosto della condensa
Un tubo dello scambiatore di calore in PTFE parzialmente allagato di condensa appare dall'esterno identico ad un tubo normalmente drenante. Entrambi sono caldi. Entrambi trasportano vapore. Entrambi producono condensa nello scaricatore. L'unica differenza-una colonna di condensa stagnante che occupa il 20-40% inferiore del tubo è invisibile senza aprire il sistema.
Il drenaggio incompleto riduce la superficie effettiva di trasferimento del calore. La sezione allagata trasferisce un calore minimo perché la condensa è prossima alla temperatura di saturazione e ha già ceduto il suo calore latente. Lo scambiatore deve compensare con una maggiore pressione del vapore o accettare una capacità ridotta. Nel corso del tempo, la fluttuazione del livello di condensa all'interfaccia vapore-condensa provoca colpi d'ariete e un'usura accelerata del tubo sulla linea di galleggiamento.
Il rilevamento del livello a ultrasuoni senza-contatto fornisce un metodo per identificare i tubi allagati senza smontare il sistema. Un trasduttore a ultrasuoni posizionato contro la parete esterna del tubo rileva la presenza di liquido rispetto a vapore all'interno del tubo analizzando il disadattamento dell'impedenza acustica sulla parete interna del tubo.
Il principio di rilevamento ad ultrasuoni
Le onde ultrasoniche che viaggiano attraverso una parete solida del tubo si riflettono in modo diverso a seconda che la parete interna sia a contatto con gas o liquido. Quando l'interno del tubo contiene vapore, esiste un notevole disadattamento di impedenza acustica sull'interfaccia del vapore in PTFE-. La maggior parte dell'energia ultrasonica viene riflessa. Quando l'interno del tubo contiene condensa, il disadattamento di impedenza sull'interfaccia acqua del PTFE- è minore. Una parte significativa dell'energia viene trasmessa nel liquido e non ritorna sotto forma di forte riflessione.
Un dispositivo a ultrasuoni a impulsi-eco trasmette una breve raffica di ultrasuoni nella parete del tubo e misura l'ampiezza dell'eco di ritorno dalla parete interna. Un'eco forte indica vapore. Un'eco debole indica il contatto con il liquido. Scansionando il trasduttore lungo la lunghezza del tubo, l'operatore identifica il punto di transizione in cui cambia l'ampiezza dell'eco-questo è il livello della condensa.
Il metodo non è-invasivo. Il trasduttore si accoppia alla superficie esterna del tubo con una piccola quantità di gel per ultrasuoni. Non è necessaria alcuna apertura, drenaggio o depressurizzazione del sistema. La misurazione può essere eseguita durante il normale funzionamento.
Tabella 1: Interpretazione del rilevamento a ultrasuoni per tubi per scambiatori di calore in PTFE
| Caratteristica dell'eco | Condizione interna | Interpretazione | Accettabilità |
|---|---|---|---|
| Eco forte e coerente lungo l'intera lunghezza del tubo | Vapore dappertutto | Drenaggio completo; nessuna inondazione | Accettabile |
| Forte eco nella parte superiore; eco debole nella parte inferiore | Condensa nella sezione inferiore; transizione brusca | Allagamento parziale; fare attenzione al livello della condensa | Marginale; indagare sul drenaggio |
| Eco debole su tutta la lunghezza | Completamente pieno di liquido- | Tubo completamente allagato | Non accettabile; necessaria una correzione immediata |
| Intensità dell'eco fluttuante | Sfornamento del flusso a due-fasi | Flusso di lumache; drenaggio instabile | Non accettabile; rischio colpo d'ariete |
| Nessuna eco (trasmissione completa) | Tubo vuoto (assenza di vapore, assenza di condensa) | Tubo bloccato o isolato | Esamina la causa della condizione di assenza di-flusso |
Esecuzione della scansione
La scansione a ultrasuoni viene eseguita con lo scambiatore in condizioni operative costanti-pressione del vapore stabile, carico termico costante e flusso di condensa normale. Il trasduttore viene posizionato contro il tubo all'estremità di ingresso del vapore e viene annotata l'ampiezza dell'eco. Il trasduttore viene quindi spostato in modo incrementale lungo il tubo verso l'estremità di uscita della condensa. In ciascuna posizione viene registrata l'ampiezza dell'eco.
Il passaggio dall'eco forte all'eco debole identifica il livello di condensa. La distanza di questa transizione dall'estremità di uscita della condensa rappresenta la lunghezza allagata. Una lunghezza allagata superiore al 10-15% della lunghezza totale del tubo indica un problema di drenaggio che richiede un'indagine.
La scansione di più tubi nel fascio rivela se l'allagamento è isolato (suggerendo un blocco locale o un cedimento in tubi specifici) o diffuso (suggerendo un problema di drenaggio a livello di sistema-come un sifone sottodimensionato o un'eccessiva contropressione).
Conferma della diagnosi
La diagnosi ecografica può essere confermata con un metodo termico. Una termocamera a infrarossi o una termocoppia a contatto misura la temperatura della superficie esterna del tubo lungo la sua lunghezza. La sezione riempita di vapore-è 10-30 gradi più calda della sezione riempita di condensa. La transizione termica dovrebbe coincidere con la transizione dell'eco ultrasonico all'interno dell'incertezza di misura.
Una terza conferma è un aumento temporaneo della portata dello scaricatore di vapore bypassando o regolando lo scaricatore. Se il livello della condensa scende in risposta a un miglioramento del drenaggio, viene confermata la diagnosi di drenaggio-allagamento limitato.
Riepilogo
Il rilevamento del livello a ultrasuoni senza-contatto diagnostica il drenaggio incompleto della condensa nei tubi degli scambiatori di calore in PTFE misurando l'ampiezza dell'eco sulla parete interna del tubo. Una forte eco indica vapore; un'eco debole indica condensa. La scansione lungo la lunghezza del tubo identifica il livello della condensa senza smontare il sistema.
Le lunghezze allagate che superano il 10-15% della lunghezza del tubo richiedono un'indagine sull'adeguatezza del sistema di condensa. Il metodo è rapido, non invasivo e applicabile durante il normale funzionamento. La termografia fornisce una conferma complementare.
Il supporto tecnico per la valutazione del drenaggio a ultrasuoni degli scambiatori di calore in PTFE è disponibile previa presentazione delle dimensioni del tubo, della pressione operativa del vapore, dei dati sulle prestazioni correnti e di eventuali sintomi di drenaggio osservati.
