Теплообменниками называют устройства, в которых осуществляется теплообмен между двумя носителями, имеющими различные температуры.
Известно, что накипь, ржавчина и прочие отложения на теплообменном оборудовании значительно снижают его производительность, повышают затраты на обслуживание, способствуют увеличению выбросов вредных веществ в окружающую среду.
Регулярная промывка и очистка теплообменных поверхностей предотвращает образование загрязнений и обеспечивает бесперебойный процесс теплообмена. Особенно тщательно необходимо следить за теплообменниками, используемыми в пищевой и биофармацевтической промышленности – при их обслуживании может потребоваться дополнительная дезинфекция пластин, пазух и застойных зон.
Выделяют химический и механический методы очистки теплообменников.
При безразборной химической очистке, которая производится с помощью специального оборудования и химических реагентов, теплообменник подключают к передвижному насосу и производят многочасовую циркуляцию подобранных реагентов в направлении, противоположном перемещению сред в нормальном режиме работы. Такой метод очистки наиболее экономичен при небольших сроках эксплуатации теплообменника.
При проведении разборной химической очистки пластины извлекают из аппарата, помещают в реагент, смывают с них разрыхлившийся налет и отложения, а затем снова монтируют в теплообменник. Механическая (разборная) очистка связана с демонтажом пластин и их очисткой водой под давлением, мягкой щеткой и прочими «физическими» методами.
Поддерживая пластины в чистоте и избегая применения реагентных средств промывки, можно существенно ограничить износ таких важных элементов теплообменника как уплотняющие прокладки.
Необходимость их применения обусловлена тем, что в ходе работы аппарата важно не допустить смешивания различных сред, между которыми происходит теплообмен. Прокладки выполняются из специальной резины и крепятся в пластины теплообменника с помощью клея. Ведущие производители заменяют клей фиксирующими замками, выштампованными в теплообменной пластине, что упрощает наиболее трудоемкую процедуру обслуживания теплообменников – сборку теплообменных пластин в единый пакет.
Существует несколько распространенных видов прокладок и уплотнений для теплообменников: EPDM, NBR, Viton и аналогичные им материалы, обозначенные собственными торговыми марками производителей теплообменного оборудования.
Наиболее привлекательными температурными показателями (от -20 °С до +150 °С) обладает гибкий уплотнитель EPDM (Ethylene Propylene Diene Elastomer – этилен-пропиленовый каучук). Прокладки и уплотнители из этого материала отличаются высокой износостойкостью и возможностью нанесения поверх защитных лаков (так как не содержат в составе нефтепродуктов и воска).
Прокладки из NBR (бутадиен-нитрильного каучука) не изменяются под воздействием масел, топлива и многих других химически агрессивных веществ, используются при температурах от -40 °С до +110 °С.
Под торговой маркой Viton выпускается так называемая «фторкаучуковая резина». Этот материал также известен под обозначениями FPM (в соответствии с указаниями международной организации стандартизации ISO) и FKM (в соответствии с обозначением, принятым Американским обществом тестирования и материалов ASTM). Температурный диапазон использования уплотнений и прокладок Viton – от -25 °С до +200 °С.
Уплотнительные прокладки пластин подвержены сравнительно более быстрому износу по сравнению с другими элементами теплообменников, поэтому требуют особенно тщательного ухода.
Основными причинами выхода уплотнений из строя являются:
- эксплуатационные повреждения – естественное старение материала в процессе работы, его усыхание и образование трещин под воздействием температуры, давления, химической активности теплообменных сред и атмосферного кислорода; повреждение прокладок под воздействием кислотных промывок теплообменника
- монтажные повреждения – разрушение прокладок в процессе сборки-разборки теплообменника для чистки (не менее одного раза в год, а в случае необходимости или при специфических условиях/средах теплообмена – чаще)
Важно учесть, что «монтажные риски» могут сократить нормальный срок службы уплотнительных материалов в пять раз. А трудозатраты при сборке/разборке и время простоя теплообменных аппаратов, вызванные проблемами с уплотнительными материалами, невозможно уменьшить простой покупкой запасных прокладок.
Для увеличения срока службы прокладочных материалов, облегчения процесса сборки и достижения герметичности собранного аппарата ведущие производители теплообменного оборудования используют герметизирующие материалы, такие как силиконовый компаунд Molykote 111.
Данная смазка-герметик представляет собой густой белый состав из силиконового базового масла, неорганического загустителя и присадок. Тонкий слой компаунда, нанесенный на уплотнительную прокладку перед сборкой теплообменных пластин, разделяет уплотнитель и металл, не допуская прилипания к нему прокладки даже под действием прижимного давления.
Molykote 111 не кипит и не испаряется под действием высокой температуры, не стекает и не выдавливается даже в течение продолжительного периода эксплуатации.
Допустимые температуры применения силиконового компаунда Molykote 111 (от -40 °С до +200 °С) шире температурного диапазона любого из вышеперечисленных уплотнительных материалов.
Обволакивая уплотнительную прокладку со всех сторон, смазка-герметик не допускает воздействия на нее теплообменных сред и атмосферного кислорода. Кроме того, Molykote 111 заполняет микротрещины в уплотнении, прекращая доступ агрессивных сред в толщу прокладки.
Компаунд не растворяется, не смывается водой, этанолом, минеральным маслом и подобными веществами. В случае необходимости его можно удалить уайт-спиритом или перхлорэтиленом.
При монтаже теплообменных пластин компаунд Molykote 111 позволяет уплотнителю проскальзывать в выштампованное в металле «седло» и принимать правильное положение, не допуская «закусывания» прокладки. При неудачном положении прокладки и появлении микроканала утечки компаунд заполняет его, блокируя доступ теплообменной среде.
Силиконовый компаунд Molykote 111 имеет пищевой допуск, соответствующий стандартам NSF/ANSI 51 (материалы для применения в оборудовании при производстве продуктов питания), NSF/ANSI 61 (материалы для применения в системах питьевого водоснабжения) и FDA 21 CFR (материалы с возможностью случайного контакта с продуктами питания).
При проведении химической промывки теплообменника достаточно заранее убедиться на небольшом тестовом пространстве, что предлагаемые к использованию химически активные растворы не смывают и не растворяют силиконовый компаунд. После этого промывку теплообменника можно производить в обычном режиме.
Успешное опыт применения компаунда Molykote 111 доказывает, что стандартная прокладка может и должна выдерживать несколько циклов сборки/разборки теплообменного оборудования.
