مکانیزم تخریب اکسیداسیون روغن حرارتی و چگونگی بهینه‌سازی لوله‌های گرمایش کند پیری متوسط

مکانیزم تخریب اکسیداسیون روغن حرارتی و چگونگی بهینه‌سازی لوله‌های گرمایش کند پیری متوسط

تخریب مداوم اکسیداسیون حرارتی روغن به عنوان یک منبع تلفات پنهان درازمدت- برای سیستم‌های انتقال حرارت در گردش است که عمدتاً به دلیل گرمای بیش از حد موضعی روی سطوح لوله‌های گرمایش بهینه نشده است. روغن حرارتی اکسید شده محصولات جانبی اسید آلی، لجن کربن چسبنده و ترکیبات خورنده فرار تولید می کند که به طور همزمان غلاف لوله گرمایش را فرسایش می دهد، خطوط لوله گردش را مسدود می کند و بازده کلی انتقال حرارت را کاهش می دهد. بسیاری از اپراتورهای سیستم تنها پس از ظاهر شدن ویسکوزیته و تغییرات رنگ آشکار، روغن حرارتی تخریب شده را جایگزین می‌کنند و علائم اکسیداسیون اولیه قابل تشخیص از طریق داده‌های دما گرفته شده توسط سنسورهای ترموکوپل متصل به سطوح لوله گرمایش را نادیده می‌گیرند. آلیاژهای لوله‌های گرمایشی همسان، بار سطحی کنترل‌شده و طراحی جریان متعادل با هم کار می‌کنند تا اکسیداسیون مولکولی روغن حرارتی را سرکوب کنند و چرخه‌های سرویس متوسط ​​قابل استفاده را به میزان قابل توجهی گسترش دهند.

واکنش‌های شیمیایی اکسیداسیون روغن حرارتی زمانی که دمای مایع موضعی از 320 درجه فراتر رفت، به‌طور تصاعدی تسریع می‌شوند، حتی اگر دمای کلی سیستم توده زیر 300 درجه باقی بماند. لوله‌های گرمایش عمومی با چگالی بالا-وات-نقاط داغ دائمی روی سطوح غلاف ایجاد می‌کنند و روغن لایه مرزی نازک را در طول عملیات بارگذاری کامل به محدوده دمای اکسیداسیون بحرانی می‌برند. اکسیژن محلول در روغن در حال گردش با مولکول‌های هیدروکربن در شرایط نقطه داغ با دمای بالا واکنش می‌دهد و اسیدهای کربوکسیلیک تولید می‌کند که خورندگی متوسط ​​را افزایش می‌دهد و باعث ایجاد خوردگی بین دانه‌ای روی سطوح فلزی لوله گرمایش می‌شود. محصولات جانبی لجن کربن رسوب می‌کنند و به دیواره‌های لوله می‌چسبند و لایه‌های کک‌سازی را تشکیل می‌دهند که دمای پیک سطح را بیشتر افزایش می‌دهند و تخریب اکسیداسیون را در یک حلقه بازخورد بسته تسریع می‌کنند.

فولاد ضد زنگ تثبیت شده تیتانیوم 321 به عنوان یک ماده غلاف با مزایای ضد پیری دوگانه برای سیستم‌های روغن حرارتی عمل می‌کند و هم در برابر خوردگی بین دانه‌ای لوله و هم در برابر شتاب اکسیداسیون متوسط ​​غیرمستقیم مقاومت می‌کند. فولاد ضد زنگ معمولی 304 تحت ته نشینی کاربید مرز دانه تحت چرخه حرارتی طولانی-چرخه بالا-دما قرار می‌گیرد و یون‌های کاتالیزوری فلز را در روغن حرارتی آزاد می‌کند که واکنش‌های اکسیداسیون مولکولی را تسریع می‌کند. افزودنی تیتانیوم داخل آلیاژ 321، اتم‌های کربن آزاد را در ساختارهای کریستالی فلزی قفل می‌کند، شسته شدن یون کاتالیزوری به روغن در گردش را حذف می‌کند و سرعت اکسیداسیون روغن حرارتی را با حاشیه قابل‌اندازه‌گیری در مقایسه با جایگزین‌های استاندارد فولاد ضد زنگ کاهش می‌دهد. سطوح غلاف 321 صیقلی و صاف چسبندگی لجن کربن را کاهش می دهد تا از تشکیل لایه کک عایق که باعث اکسیداسیون{11}}نقاط داغ می شود، جلوگیری کند.

محدودیت بار سطحی زیر 6 وات بر سانتی‌متر مربع، مستقیم‌ترین معیار کنترل را برای سرکوب اکسیداسیون بیش از حد حرارت روغن تشکیل می‌دهد. خروجی گرمای یکنواخت کم، نوک شدید دمای محلی را بر روی دیواره های بیرونی لوله حذف می کند و دمای روغن لایه مرزی را به طور مداوم زیر آستانه اکسیداسیون سریع 320 درجه در تمام شرایط بار عملیاتی نگه می دارد. حتی در شرایط کاهش جریان گردش خون در طول راه‌اندازی تجهیزات یا فازهای تولید بار جزئی، لوله‌های گرمایش با چگالی وات پایین از تشکیل نقطه داغی که باعث تخریب سریع روغن می‌شود، جلوگیری می‌کنند. لوله‌های گرمایش عمومی با بار بالا نمی‌توانند این اثر محافظتی را تکرار کنند، زیرا چگالی گرمای متمرکز به ناچار لایه‌های مرزی مایع با دمای بالا را بدون توجه به تنظیم جریان پمپ ایجاد می‌کند.

سرعت جریان گردش متعادل مکمل بهینه سازی مواد و بار برای کاهش خطر اکسیداسیون روغن حرارتی است. جریان ناکافی باعث ایجاد لایه‌های روغن استاتیکی می‌شود که در برابر سطوح لوله گرمایش با زمان ماندگاری طولانی{1}}در دمای بالا به دام می‌افتند و پیشرفت واکنش اکسیداسیون را تقویت می‌کند. گردش متوسط ​​ثابت لایه‌های مایع را به طور مداوم تازه می‌کند تا قرار گرفتن در معرض تک مولکول روغن با خروجی حرارتی لوله گرمایش را محدود کند و سرعت تولید محصول جانبی اکسیداسیون را کاهش دهد. پایش دمای واقعی{4}}ترموکوپل در سطوح لوله گرمایش، افزایش غیرطبیعی دمای محلی را تشخیص می‌دهد که سیگنال‌های جریان ناکافی یا تجمع اولیه کک‌سازی را نشان می‌دهد، تنظیم سرعت پمپ یا یادآوری‌های تعمیر و نگهداری را قبل از وقوع اکسیداسیون شدید روغن حرارتی آغاز می‌کند.

طرح‌های سیستماتیک حفاظت از روغن حرارتی 321 لوله گرمایش فولاد ضد زنگ، طراحی استاندارد چگالی وات سطح پایین و کنترل جریان گردش متعادل را ادغام می‌کند، که توسط ردیابی دمای سطح ترموکوپل برای سرکوب اکسیداسیون بیش از حد موضعی پشتیبانی می‌شود. این طراحی هماهنگ لوله گرمایش سرعت تخریب روغن حرارتی را کاهش می‌دهد، فرکانس تعویض متوسط ​​را کاهش می‌دهد و آسیب خوردگی بین دانه‌ای غلاف را به حداقل می‌رساند و هزینه‌های عملیاتی جامع را برای تجهیزات گرمایشی با گردش حرارتی حلقه بسته صنعتی کاهش می‌دهد.