วินิจฉัยคราบสะสมในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

1. สมดุลความร้อนมาก่อนเสมอ

ก่อนจะพูดถึง fouling ต้องรู้ก่อนว่าจุดทดสอบเชื่อได้ไหม ภาระความร้อนที่คำนวณจากสองฝั่งต้องเท่ากัน (ตามกฎอนุรักษ์พลังงาน ถ้าไม่นับการสูญเสียสู่บรรยากาศซึ่งปกติเป็นเศษเสี้ยว):

ถ้า ε เกิน 15 % แปลว่าอย่างน้อยหนึ่งในมิเตอร์วัดอัตราการไหลหรือ RTD สี่ตัวกำลังโกหก — ค่าที่คำนวณต่อจากนั้น (U, Rf, วันล้าง) จะเป็นตัวเลขที่มีหน่วยแต่ไม่มีความหมาย หน้านี้จึงหยุดและบอกให้ไปแก้เครื่องมือวัดก่อน

2. จาก Q ไปเป็น U วันนี้

เมื่อจุดทดสอบผ่านประตูแล้ว ใช้ Q เฉลี่ยสองฝั่ง หา LMTD ตามการจัดเรียงการไหล แล้วถอด U ออกมา (ใช้ฟังก์ชัน LMTD ตัวเดียวกับเครื่องมือคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของเว็บนี้):

เมื่อ ΔT ปลายสองข้างเท่ากันพอดี สูตรจะเป็น 0/0 — เป็นจุดเอกฐานที่ถอดออกได้ ค่าลิมิตคือ ΔT เอง ไลบรารีจึงคืนค่านั้น และถ้าอุณหภูมิไขว้กัน (temperature cross) สำหรับการจัดเรียงที่เลือก LMTD ไม่นิยาม — หน้านี้จะบอกตรงๆ ว่าคำนวณ U ไม่ได้

3. ค่าเผื่อการสะสมคราบ — “งบ” ที่ผู้ออกแบบเผื่อไว้

ผู้ออกแบบไม่ได้เลือกพื้นที่จากสภาพสะอาด แต่เผื่อความต้านทานความร้อนไว้ก้อนหนึ่ง (fouling allowance, TEMA RGP) เครื่องจึงยังทำหน้าที่ได้จนกว่าจะสกปรกถึงระดับนั้น:

แถบในผลลัพธ์คือ “งบ” ก้อนนี้ — เต็มแถบแปลว่าใช้ไปหมดตามที่เผื่อไว้ ไม่ได้แปลว่าเครื่องพัง แต่แปลว่า margin ที่ซื้อมาหมดแล้ว (เกิน 80 % เข้าเขตวางแผนล้าง)

4. ลายเซ็นสามแบบ — ไม่ใช่ทุกอย่างคือตะกรัน

ตัวเลข Rf ตัวเดียวบอกแค่ว่า “ความต้านทานเพิ่ม” แต่ไม่บอกว่าเพราะอะไร การเทียบ ΔT ของสองฝั่งกับค่าตามแบบเป็นตัวแยก:

• U สูงกว่าสะอาด (เกิน 1.02× ของ U สะอาด) — เป็นไปไม่ได้ทางฟิสิกส์ เครื่องที่ใช้งานแล้วไม่ดีขึ้นกว่าใหม่ ต้องสงสัยวาล์ว bypass ที่รั่ว / เปิดค้าง หรือเครื่องมือวัดที่รายงานผิด
• ΔT หดทั้งสองฝั่งอย่างสมส่วน พร้อม U ตก — ลายเซ็นของ fouling: ผิวแลกเปลี่ยนต้านมากขึ้น ทั้งสองฝั่งจึงถ่ายเทได้น้อยลงพอๆ กัน
• ฝั่งเดียวยุบ อีกฝั่งเกือบเท่าแบบ — ไม่ใช่ตะกรันล้วน แต่เป็นการไหล: อัตราการไหลเพี้ยน (เทียบกับอัตราการไหลตามแบบที่ป้อนไว้), การกระจายการไหลภายในไม่สม่ำเสมอ (channeling / บาง pass ตัน) หรือมิเตอร์ฝั่งนั้นผิด

เกณฑ์ตัวเลข (การตัดสินใจเชิงวิศวกรรมของเครื่องมือนี้ ไม่ใช่ค่าคงที่จากมาตรฐาน): U วันนี้ > 1.02×U สะอาด → เป็นไปไม่ได้ · ΔT ทั้งสองฝั่ง < 0.9× ของแบบ ต่างกันไม่เกิน 0.15 และ U < 0.95×U สะอาด → fouling · ฝั่งหนึ่ง ≥ 0.85× ขณะอีกฝั่ง ≤ 0.6× → ปัญหาการไหลของฝั่งที่ยุบ

5. ข้อสมมติที่ผลนี้ยืนอยู่

• งานถ่ายเทความร้อนเฟสเดียว (single-phase) ทั้งสองฝั่ง — ถ้ามีการควบแน่น / เดือด สมการ ṁ·cp·ΔT ใช้ไม่ได้ และตัวเลข U / Rf ทั้งหน้านี้จะไม่มีความหมาย
• cp คงที่ตลอดช่วงอุณหภูมิ และกรอกเองทั้งสองฝั่ง
• LMTD คิดตามการจัดเรียงที่เลือก คูณด้วย F ที่ผู้ใช้ป้อนเอง — หน้านี้ไม่มีชาร์ต F ของ multi-pass (ถ้าไม่ใส่ F ของจริง ตัวเลข U จะเอียงไปตามนั้น)
• Rf วันนี้ = 1/U วันนี้ − 1/U สะอาด รวมความสกปรกของทั้งสองฝั่งไว้ด้วยกัน — หน้านี้แยกไม่ได้ว่าตะกรันอยู่ฝั่งไหน (ลายเซ็น ΔT ช่วยชี้ทางเท่านั้น)
• การฉายวันล้างเป็นเส้นตรงผ่านสองจุด และคิดจากวันที่ที่ผู้ใช้พิมพ์เท่านั้น — หน้านี้ไม่อ่านนาฬิกาเครื่อง ผลจึงไม่ขยับเองเมื่อเปิดหน้าใหม่อีกวัน

6. ขอบเขตและข้อจำกัด

• งานควบแน่น / เดือด (condenser, reboiler) อยู่นอกขอบเขต — ฝั่งที่เปลี่ยนสถานะไม่มี ṁ·cp·ΔT ให้คำนวณ
• ไม่มีโหมด ε-NTU ที่นี่ (มีอยู่แล้วในเครื่องมือคำนวณ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน) และไม่มีชาร์ต F ของ multi-pass — ผู้ใช้ป้อน F เอง
• ไม่คิดต้นทุน / รอบล้างที่คุ้มที่สุด (economic cleaning schedule) — ให้เฉพาะวันที่ allowance จะหมดตามแนวโน้มเชิงเส้น
• ผลลัพธ์เป็นการวินิจฉัยเบื้องต้นจากข้อมูลที่ป้อน — ต้องยืนยันกับการตรวจสอบหน้างานก่อนตัดสินใจหยุดเดินเครื่องหรือล้าง