Cum să detectați și să cuantificați un flux intern-de ocolire laterală utilizând imagini termice?

În interiorul carcasei neagră sigilată a unui schimbător de căldură PTFE, o scurgere internă nevăzută fură performanța. Fluidul lateral-carcasă ocolește fasciculul de tuburi printr-o interfață deflector defectuoasă sau prin etanșarea deteriorată și nu urmează direcția de curgere dorită. Schimbătorul încă funcționează, presiunile sunt normale și nu există nicio scurgere în afară." Cu toate acestea, o fracțiune din fluidul de proces scurt-direct la ieșire și, prin urmare, eficiența termică scade în tăcere. Din fericire, acest ocol ascuns lasă o urmă termică în exteriorul carcasei, un model de căldură discret pe care o singură cameră în infraroșu îl poate detecta fără a perturba o singură cameră.

Imagistica termică a devenit cunoscută ca una dintre cele mai eficiente tehnici de diagnosticare non-invazive pentru a descoperi problemele de ocolire a carcasei în schimbătoarele de căldură din PTFE în condiții de proces activ.

Înțelegerea fluxului de bypass pe partea carcasei
Într-un schimbător de carcasă și tuburi care funcționează corect, fluidul lateral-carcasai este împins pentru a curge prin fascicul de tuburi într-un model controlat stabilit de deflectoare și sisteme de etanșare.

Această mișcare încrucișată este importantă deoarece:

Maximizează transmiterea căldurii

Preferă turbulențele

Îndepărtează apa stătătoare

Crește eficiența termică

Asigură utilizarea uniformă a carcasei

Pe măsură ce bypass-ul se dezvoltă, o parte din fluidul din partea carcasei ocolește complet canalul de curgere dorit.

Fluidul nu călătorește peste tuburile PTFE, ci iese prin

Sigilii deflectoare deteriorate

Goluri dintre deflectoare și peretele carcasei

Plăci despărțitoare eșuate

Componentele interne sunt corodate

Interfețele pachetului nu sunt așezate corect

Fluxul care curge se repezi spre ieșire cu un transfer de căldură puțin semnificativ.

Cum funcționează imaginile termice
Un curent de ocolire formează o anomalie locală de temperatură în carcasa schimbătorului.

Fluidul ocolit este încă la o temperatură foarte diferită față de mediul învelișului și, prin urmare, peretele carcasei de oțel de deasupra fluxului necinstit are o distribuție diferită a temperaturii la suprafață.

Camera termică vede fantoma curentului necinstiți, pictată în căldură pe pielea carcasei.

Această diferență de temperatură este mai evidentă în timpul unei schimbări a temperaturii controlate a procesului.

Creați o modificare a treptei de temperatură
Cel mai bun mod de diagnosticare este de a induce, în mod intenționat, o schimbare rapidă a temperaturii la intrarea-laterală a carcasei.

Iată câteva exemple:

Apa rece versus apa calda

S-a introdus fluid de proces mai fierbinte

Reglarea temperaturii pe termen scurt-a alimentării cu apă de răcire

Modificarea parametrilor buclei de recirculare

Scopul este de a crea un front termic care se propagă în schimbătorul de căldură.

Semnificația variațiilor controlate de temperatură
Schimbarea temperaturii ar trebui să fie suficientă pentru a produce un contrast termic distinct pe exteriorul carcasei.

Totuși, trecerea temperaturii nu trebuie să fie prea agresivă.

Sistemele de tuburi PTFE au o toleranță mai mică la șoc termic rapid decât sistemele de tuburi metalice. Schimbările excesive de temperatură pot duce la solicitări mecanice suplimentare asupra fasciculului schimbătorului.

Deci, pentru diagnosticare sigură, este de preferat să aveți o treaptă de temperatură moderată, dar distinctă.

Efectuarea scanării termice
O cameră cu infraroșu{0}}de înaltă rezoluție scanează în mod constant suprafața carcasei exterioare odată ce începe schimbarea temperaturii.

Model termic al schimbătorului de căldură sănătos
De regulă, un schimbător care funcționează normal arată:

Un gradient de temperatură constant

Tranziții termice lente

Dispersia uniformă a căldurii de-a lungul lungimii carcasei

Chiar și declinul termic de la intrare la ieșire

Temperatura suprafeței învelișului se modifică lent în timpul conducerii tipice a căldurii prin mănunchi.

Bypass Stream Thermal Signature
O ocolire pe marginea carcasei spune o poveste foarte diferită.

Scanarea termografică arată o imagine diferită:

O bandă fierbinte continuă

Un canal rece în josul carcasei

Un plasture termic restrâns.

Un model de temperatură care nu este simetric

Propagare termică rapidă în regiunea de ieșire

Această anomalie urmează traseul fluidului de ocolire pe măsură ce acesta este deviat în jurul fasciculului de tuburi.

În circumstanțe severe, semnătura termică poate merge aproape direct de la intrare la ieșire.

Distingerea între scurgerile localizate și cele generale
Un beneficiu cheie al abordărilor PTFE de detectare a ocolirii laterale a carcasei pentru imagini termice este capacitatea de a discrimina diferite tipuri de defecțiuni.

Scurgere generalizată prin deflector
Scurgerea internă la scară largă apare ca:

Anomaliile de temperatură sunt larg răspândite

Pata termica, lata

O uniformitate termică mai scăzută în ansamblu

Multe zone calde sau reci suprapuse

Acest model se poate datora vechimii etanșărilor sau degradării generale a elementelor interne din schimbător.

Bypass localizat al eșecului
De obicei, o singură etanșare defectuoasă sau partiția deteriorată va cauza:

O linie termică subțire

Un canal bine definit.

Zone reci calde de concentrare

Diverse semnături de flux direcțional

Acest comportament localizat permite personalului de întreținere să reducă considerabil dimensiunea zonei de inspecție înainte de oprire.

4.4. Cuantificarea severității bypass-ului
Imaginile termice înseamnă mai mult decât simpla găsire a unui defect. De asemenea, poate obține o estimare estimată a severității într-un mediu controlat.

Evaluare calitativă
În multe scenarii industriale, o imagine calitativă este adecvată pentru a confirma:

Existența fluxului de ocolire

Locația ocolirii (aproximativ)

Intensitatea relativă a scurgerilor

Deteriorarea progresează în timp

Aceste informații sunt adesea suficiente pentru a justifica o activitate de întreținere planificată.

Analiză termică, cantitativă
O analiză mai sofisticată poate estima:

Fracția de curgere relativă de bypass;

Mărimea diferenței de temperatură

Gradul de deteriorare a transferului de căldură

Viteza termică de propagare

Pentru măsurătorile cantitative sunt necesari mai mulți factori:

O cameră în infraroșu calibrată

Absorbtivități cunoscute ale peretelui cochiliei

Condiții de mediu stabile

Unghiuri de vizualizare uniforme

Temperaturi controlate de proces

Corecția emisivității este necesară pentru citirile de temperatură, dar modelele vizuale sunt încă relevante pentru diagnostic.

Avantaje față de metodele convenționale de inspecție
Inspecția de rutină-laterală a carcasei necesită de obicei:

Schimbătorul este oprit

Izolație și drenaj

scoaterea mănunchiului

Demontare oarbă

Întreruperea prelungită

Imaginile termice evită multe dintre aceste întreruperi.

Avantajele diagnosticului non-invaziv
Principalele avantaje operaționale sunt:

Funcție de inspecție online

Fără oprire a producției

Detectare rapidă a defectelor

Reducerea incertitudinii în planurile de întreținere

Detectarea precoce a eșecului

Direcționare îmbunătățită pentru reparații

În loc să tragă la întâmplare un schimbător, un echipaj de întreținere poate planifica activități de reparații specifice pentru următoarea întrerupere programată.

Factori care influențează calitatea imaginii
Mai multe probleme practice afectează claritatea semnăturilor de bypass termic.

Starea suprafeței carcasei
Vopseaua, oxidarea, umiditatea și starea de izolare afectează comportamentul emisivității în infraroșu.

Flux de aer ambiental
Debitele mari de aer peste carcasă pot provoca distorsiuni ale temperaturilor suprafeței exterioare.

Îndepărtarea izolației
Adesea este necesar să îndepărtați ecranul temporar, astfel încât suprafața carcasei goale să poată fi scanată cu precizie.

Timp de stabilizare termică
Trebuie să treacă suficient timp pentru ca frontul de temperatură să se propagă prin înveliș și să producă un contrast vizibil la exterior.

Aplicații în sistemele de schimbător de căldură din PTFE
Diagnosticarea prin imagistică termică este deosebit de utilă pentru schimbătoarele de PTFE, deoarece procedurile de inspecție invazive agresive nu pot fi întotdeauna aplicate tuburilor polimerice.

Utilizările comune includ:

Echipamente pentru procese chimice

Circuite de răcire acid.

Schimbatoare de caldura cu recuperare solvent

Masini de finisare a suprafetelor

Proces de răcire semiconductor

Sisteme termice în farmaceutică

În special, în aceste condiții, timpul de funcționare trebuie menținut și trebuie diagnosticate pierderile de căldură ascunse.

Concluzie
Imaginile termice furnizează un instrument puternic, fără contact, ne-invaziv, pentru a dezvălui fluxurile de ocolire laterale ascunse-în schimbătoarele de căldură din PTFE. Modelele termice de pe exteriorul carcasei pot fi utilizate pentru a vizualiza căile de curgere de ocolire rapid și precis, fără a fi nevoie să deschideți echipamentul prin aplicarea unei schimbări controlate a treptei de temperatură.

PTFE În domeniul mai larg de detectare a ocolirii laterale a carcasei în imagistica termică, această metodă oferă o confirmare vizuală rapidă a scurgerilor interne, identifică zonele specifice de defecțiune și permite evaluarea nivelului de scădere a performanței termice. Dungile clare fierbinți sau reci de pe suprafața carcasei sunt de obicei un bun indiciu al exact unde fluidul scapă de controlul eficient al debitului.

Imagistica termică devine din ce în ce mai mult o viziune operațională cu raze X-pentru echipamentele de proces, odată cu dezvoltarea continuă a tehnologiilor de diagnosticare industrială. În multe circumstanțe, cele mai utile instrumente de depanare sunt cele care pot diagnostica starea fără a fi nevoie mai întâi de a opri procesul.