Le principe du maillon le plus faible
Un échangeur de chaleur en PTFE peut inclure des composants en PVDF-des plaques de support, des éléments de cadre ou des raccords externes-sélectionnés pour leur moindre coût ou leur usinabilité plus facile. Les tubes PTFE sont conçus pour un service continu à 260 degrés. Les composants PVDF sont conçus pour un service continu à 150 degrés. La température maximale admissible de l'assemblage est déterminée par le PVDF et non par le PTFE.
La vapeur surchauffée -vapeur chauffée au-dessus de sa température de saturation-peut dépasser la valeur nominale du PVDF. La surchauffe maximale autorisée de la vapeur est la surchauffe qui maintient les composants PVDF en dessous de leur limite de température, avec une marge de sécurité.
La répartition de la température dans l'assemblage
La température de la vapeur à l’entrée de l’échangeur thermique est la température de saturation plus la surchauffe. Pour 3 barg de vapeur saturée (saturation 143 degrés) avec 20 degrés de surchauffe, la température de la vapeur est de 163 degrés - au-dessus de la limite PVDF de 150 degrés. Les composants PVDF en contact avec ou à proximité de l'entrée de vapeur sont exposés à des températures supérieures à leur valeur nominale.
Les composants PVDF se dégradent à des températures supérieures à 150 degrés. La dégradation est progressive-ramollissement, perte de résistance mécanique, changement de couleur-mais elle raccourcit la durée de vie. Les plaques de support peuvent se déformer sous le poids du tube. Les raccords externes peuvent perdre leur capacité d'étanchéité.
| Composant PVDF | Cote de température (degré) | Température de vapeur sûre (degré) | Surchauffe maximale autorisée à 3 barg (degrés) |
|---|---|---|---|
| Plaque support PVDF | 150 | 140 (avec une marge de 10 degrés) | -3 (doit désurchauffer) |
| Raccord extérieur en PVDF | 150 | 140 | -3 |
| Elément de cadre en PVDF | 150 | 140 | -3 |
| PTFE (tous les composants) | 260 | 250 (avec une marge de 10 degrés) | +107 |
Les solutions de conception
Trois approches abordent la limite de température du PVDF en présence de vapeur surchauffée :
Éliminer les composants en PVDF : Remplacer les plaques de support en PVDF par des plaques de support en PTFE. Les composants PTFE sont évalués à 260 degrés, correspondant aux tubes PTFE. L'ensemble est ensuite évalué à 260 degrés et la limite de surchauffe est fixée par le PTFE, et non par le PVDF.
Désurchauffer la vapeur : Installer un désurchauffeur en amont de l'échangeur thermique. Le désurchauffeur injecte de l'eau dans la vapeur surchauffée, réduisant ainsi sa température jusqu'à saturation. L'échangeur thermique reçoit de la vapeur saturée à la température de saturation, inférieure à la limite PVDF. Le désurchauffeur est un composant standard, disponible auprès des fournisseurs de systèmes à vapeur.
Réduisez la pression de la vapeur : une pression de vapeur plus faible entraîne une température de saturation plus faible. Si la température de la vapeur saturée à pression réduite est inférieure à la limite PVDF, la surchauffe est moins préoccupante. Cette approche peut ne pas être pratique si le processus nécessite une température de vapeur spécifique.
La spécification recommandée
Pour un échangeur de chaleur en PTFE avec des composants en PVDF, la température de vapeur maximale autorisée est de 140 degrés -la valeur nominale du PVDF (150 degrés) moins une marge de sécurité de 10 degrés. À 3 barg de vapeur (saturation 143 degrés), cela signifie qu'aucune surchauffe n'est autorisée. La vapeur doit être saturée ou légèrement sous-refroidie. Si de la vapeur surchauffée est attendue, les composants en PVDF doivent être remplacés par du PTFE ou un désurchauffeur doit être installé.
Pour un assemblage entièrement-PTFE, la température maximale autorisée de la vapeur est de 250 degrés (260 degrés moins une marge de 10 degrés). La limite de surchauffe à 3 barg est de 107 degrés - bien au-delà de tout niveau de surchauffe pratique.
Résumé
La surchauffe de vapeur maximale autorisée pour un échangeur de chaleur en PTFE avec des composants en PVDF est déterminée par la température nominale du PVDF de 150 degrés. Avec une marge de sécurité de 10 degrés, la température de la vapeur ne doit pas dépasser 140 degrés -sans surchauffe à 3 barg de vapeur. Les composants PVDF constituent le maillon le plus faible. Pour un service de vapeur surchauffée, les composants en PVDF doivent être remplacés par du PTFE ou un désurchauffeur doit être installé. Un assemblage entièrement-PTFE a une tolérance à la surchauffe beaucoup plus élevée.
Une assistance technique pour la spécification de la température de la vapeur est disponible sur soumission des exigences de pression de vapeur, de niveau de surchauffe, de matériaux de composants et de température de processus.
