كيفية اكتشاف وقياس التدفق الداخلي للصدفة-التدفق الجانبي باستخدام التصوير الحراري؟

داخل الغلاف الأسود المختوم لمبادل الحرارة PTFE، هناك تسرب داخلي غير مرئي يسرق الأداء. يتجاوز السائل الجانبي للقشرة- حزمة الأنبوب من خلال واجهة حاجز فاشلة أو سدادة تالفة ولا يتبع اتجاه التدفق المطلوب. لا يزال المبادل قيد التشغيل، والضغوط طبيعية، وليس هناك تسرب في الخارج." ومع ذلك، فإن جزءًا من مائع العملية يحدث قصورًا-في الدوائر مباشرة إلى المخرج، وبالتالي تنخفض الكفاءة الحرارية بصمت. ولحسن الحظ، يترك هذا التحويل الخفي أثرًا حراريًا على الجزء الخارجي من الغلاف، وهو نمط حرارة خفي يمكن لكاميرا الأشعة تحت الحمراء الذكية اكتشافه دون إزعاج مسمار واحد.

أصبح التصوير الحراري معروفًا كواحد من أكثر تقنيات التشخيص غير الغازية فعاليةً في اكتشاف مشكلات تجاوز جانب الغلاف في المبادلات الحرارية PTFE في ظل ظروف العملية المباشرة.

فهم التدفق الالتفافي على جانب الصدفة
في غلاف وأنبوب مبادل يعمل بشكل صحيح، يتم دفع السائل الجانبي للقشرة-للتدفق عبر حزمة الأنبوب بنمط يتم التحكم فيه بواسطة الحواجز وأنظمة الغلق.

تعتبر حركة التدفق المتقاطع هذه مهمة لأنها:

يزيد من نقل الحرارة

يفضل الاضطراب

يزيل الماء الراكد

يزيد من الكفاءة الحرارية

يضمن استخدام القشرة بشكل موحد

ومع تطور المجازة، فإن جزءًا من السائل الجانبي للصدفة يتجاوز تمامًا قناة التدفق المقصودة.

لا ينتقل السائل عبر أنابيب PTFE ولكنه يخرج عبرها

الأختام يربك التالفة

الفجوات بين الحواجز وجدار الصدفة

فشل لوحات التقسيم

تتآكل المكونات الداخلية

واجهات الحزمة غير مثبتة بشكل صحيح

يندفع التيار المتسرب نحو المخرج مع القليل من نقل الحرارة.

كيف يعمل التصوير الحراري
يشكل التيار الالتفافي شذوذًا في درجة الحرارة المحلية في غلاف المبادل.

لا يزال السائل المتجاوز عند درجة حرارة مختلفة تمامًا عن بيئة القشرة، وبالتالي فإن جدار القشرة الفولاذية فوق التيار المارق له توزيع مختلف لدرجة حرارة السطح.

ترى الكاميرا الحرارية شبح التيار المارق، مرسومًا بالحرارة على جلد الصدفة.

يكون هذا التفاوت في درجة الحرارة أكثر وضوحًا أثناء التحول في درجة حرارة العملية المتحكم فيها.

إنشاء خطوة تغيير درجة الحرارة
إن أفضل طريقة للتشخيص هي إحداث تغيير سريع في درجة الحرارة عن عمد عند المدخل الجانبي للقشرة-.

فيما يلي عدة أمثلة:

الماء البارد مقابل الماء الدافئ

تم تقديم سائل عملية أكثر سخونة

تعديل درجة الحرارة على المدى القصير-لإمدادات مياه التبريد

تغيير معلمات حلقة إعادة التدوير

والغرض من ذلك هو إنشاء جبهة حرارية تنتشر في المبادل الحراري.

أهمية التغيرات في درجات الحرارة التي تسيطر عليها
يجب أن يكون التغير في درجة الحرارة كافيًا لإنتاج تباين حراري واضح على السطح الخارجي للقشرة.

ومع ذلك، لا ينبغي أن يكون التحول في درجة الحرارة عدوانيًا للغاية.

تتمتع أنظمة أنابيب PTFE بقدرة أقل على تحمل الصدمات الحرارية السريعة مقارنة بأنظمة الأنابيب المعدنية. يمكن أن تؤدي التغيرات المفرطة في درجات الحرارة إلى ضغوط ميكانيكية إضافية على حزمة المبادل.

لذلك، من أجل التشخيص الآمن، يفضل أن يكون لديك درجة حرارة معتدلة ولكن متميزة.

إجراء المسح الحراري
تقوم كاميرا -عالية الدقة تعمل بالأشعة تحت الحمراء بمسح سطح الغلاف الخارجي بشكل مستمر بمجرد بدء تغيير درجة الحرارة.

النمط الحراري للمبادل الحراري الصحي
كقاعدة عامة، يُظهر المبادل الذي يعمل بشكل طبيعي ما يلي:

التدرج المستمر في درجة الحرارة

التحولات الحرارية البطيئة

تشتت موحد للحرارة على طول الصدفة

حتى الانخفاض الحراري من المدخل إلى الخارج

تتغير درجة حرارة سطح القشرة ببطء أثناء توصيل الحرارة النموذجي عبر الحزمة.

تجاوز التوقيع الحراري للتيار
يحكي الممر الجانبي الموجود على جانب الصدفة قصة مختلفة تمامًا.

يظهر المسح الحراري صورة مختلفة:

شريط ساخن مستمر

قناة باردة أسفل الصدفة

رقعة حرارية محصورة.

نمط درجة الحرارة غير متماثل

الانتشار الحراري السريع إلى منطقة التدفق

يتبع هذا الشذوذ مسار السائل الالتفافي حيث يتم تحويله حول حزمة الأنبوب.

في الظروف القاسية قد ينتقل التوقيع الحراري مباشرة من المدخل إلى المخرج.

التمييز بين التسرب الموضعي والتسرب العام
تتمثل الميزة الرئيسية لنهج PTFE للكشف عن التجاوز الجانبي للتصوير الحراري في القدرة على التمييز بين أنواع الفشل المختلفة.

تسرب معمم من خلال يربك
يظهر التسرب الداخلي واسع النطاق على النحو التالي:

الانحرافات في درجات الحرارة منتشرة على نطاق واسع

تلطيخ حراري واسع

انخفاض التوحيد الحراري بشكل عام

العديد من البقع الساخنة أو الباردة المتداخلة

قد يكون هذا النمط بسبب عمر الأختام أو التدهور العام للأجزاء الداخلية في المبادل.

تجاوز الفشل المحلي
عادةً ما يتسبب الختم الفاشل أو القسم التالف في حدوث ما يلي:

خط حراري رفيع

قناة محددة جيدا .

مناطق التركيز الساخنة الباردة

توقيعات التدفق الاتجاهي المختلفة

يسمح هذا السلوك الموضعي لموظفي الصيانة بتقليل حجم منطقة الفحص بشكل كبير قبل إيقاف التشغيل.

4.4. قياس خطورة التجاوز
التصوير الحراري هو أكثر من مجرد اكتشاف الخلل. ويمكنه أيضًا الحصول على تقدير خطورة مقدر في بيئة خاضعة للرقابة.

التقييم النوعي
في العديد من السيناريوهات الصناعية، تكون الصورة النوعية كافية للتأكيد على ما يلي:

تجاوز وجود التدفق

موقع الالتفافية (تقريبا)

تسرب الكثافة النسبية

تقدم التدهور مع مرور الوقت

غالبًا ما تكون هذه المعلومات كافية لتبرير نشاط الصيانة المخطط له.

التحليل الحراري، الكمي
قد يقدر التحليل الأكثر تطوراً ما يلي:

جزء التدفق الالتفافي النسبي؛

حجم الفرق في درجات الحرارة

درجة تدهور انتقال الحرارة

السرعة الحرارية للانتشار

هناك عدة عوامل مطلوبة للقياسات الكمية:

كاميرا تعمل بالأشعة تحت الحمراء معايرة

امتصاص جدار الصدفة المعروف

ظروف بيئية مستقرة

زوايا مشاهدة موحدة

عملية التحكم في درجات الحرارة

تصحيح الابتعاثية مطلوب لقراءات درجة الحرارة، ولكن الأنماط البصرية لا تزال ذات صلة بالتشخيص.

المزايا مقارنة بطرق التفتيش التقليدية
يحتاج الفحص الجانبي الروتيني -عادةً إلى ما يلي:

تم إيقاف المبادل

العزل والصرف

إزالة الحزمة

تفكيك أعمى

انقطاع طويل

يتجنب التصوير الحراري الكثير من هذه الانقطاعات.

مزايا التشخيص غير الغازية
المزايا التشغيلية الرئيسية هي:

وظيفة التفتيش عبر الإنترنت

لا يوجد توقف للإنتاج

الكشف السريع عن الخلل

تقليل عدم اليقين في خطط الصيانة

الكشف المبكر عن الفشل

استهداف الإصلاح المحسن

بدلاً من سحب المبادل بشكل عشوائي، يمكن لطاقم الصيانة التخطيط لأنشطة إصلاح محددة للانقطاع المقرر التالي.

العوامل المؤثرة على جودة الصورة
تؤثر العديد من المشكلات العملية على وضوح التوقيعات الالتفافية الحرارية.

حالة سطح القشرة
تؤثر حالة الطلاء والأكسدة والرطوبة والعزل على سلوك انبعاث الأشعة تحت الحمراء.

تدفق الهواء المحيط
يمكن أن تؤدي معدلات تدفق الهواء المرتفعة فوق الغلاف إلى تشويه درجات حرارة السطح الخارجي.

إزالة العزل
غالبًا ما يكون من الضروري إزالة التدريع المؤقت حتى يمكن فحص سطح القشرة العارية بدقة.

وقت الاستقرار الحراري
يجب أن يمر وقت كافٍ حتى تنتشر جبهة درجة الحرارة عبر القشرة وتنتج تباينًا مرئيًا من الخارج.

التطبيقات في أنظمة المبادلات الحرارية PTFE
يعد تشخيص التصوير الحراري مفيدًا بشكل خاص لمبادلات PTFE، حيث لا يمكن دائمًا تطبيق إجراءات الفحص الغازية الصارمة على أنابيب البوليمر.

الاستخدامات الشائعة تشمل:

معدات العمليات الكيميائية

دوائر التبريد الحمضية.

المبادلات الحرارية لاسترداد المذيبات

ماكينات تشطيب الأسطح

تبريد عملية أشباه الموصلات

النظم الحرارية في الصيدلة

على وجه الخصوص، في هذه الظروف، يجب الحفاظ على وقت التشغيل ويجب تشخيص فقدان الحرارة الخفي.

خاتمة
يوفر التصوير الحراري أداة قوية-غير تلامسية وغير غازية-لكشف الغلاف المخفي-تدفقات الالتفافية الجانبية في المبادلات الحرارية PTFE. يمكن استخدام الأنماط الحرارية الموجودة على الغلاف الخارجي لعرض مسارات التدفق الالتفافية بسرعة ودقة دون الحاجة إلى فتح الجهاز عن طريق تطبيق تغيير تدريجي لدرجة الحرارة.

PTFE في المجال الأوسع للكشف عن تجاوز جانب الغلاف في التصوير الحراري، توفر هذه الطريقة تأكيدًا بصريًا سريعًا للتسرب الداخلي، وتحدد مناطق الفشل المحددة وتسمح بتقييم مستوى انخفاض الأداء الحراري. عادةً ما تكون الخطوط الساخنة أو الباردة الواضحة على سطح الغلاف مؤشرًا جيدًا على المكان الذي يفلت فيه السائل من التحكم الفعال في التدفق.

أصبح التصوير الحراري أكثر فأكثر رؤية تشغيلية بالأشعة السينية-لمعدات العمليات مع التطوير المستمر لتقنيات التشخيص الصناعي. في كثير من الحالات، تكون أدوات استكشاف الأخطاء وإصلاحها الأكثر فائدة هي تلك التي يمكنها تشخيص الحالة دون الاضطرار إلى إيقاف العملية أولاً.