Izazov varijabilnog nivoa
Rezervoar za ispiranje u liniji za oblaganje radi sa 80% kapaciteta tokom normalne proizvodnje, ali pada na 40% tokom zamene delova. PTFE izmjenjivač topline mora isporučiti punu funkciju grijanja na niskom nivou, a da se ne ošteti kada se rezervoar napuni do visokog nivoa. Dubina uranjanja-vertikalna udaljenost od površine tečnosti do vrha izmjenjivača topline-određuje i termičke performanse i mehaničku sigurnost.
Postavite izmjenjivač preduboko, a pri niskim razinama u rezervoaru gornje cijevi će biti izložene. Izložene cijevi u parnom sistemu se pregrijavaju u zraku, potencijalno oštećujući potporne strukture i stvarajući opasnost od opekotina. Postavite izmenjivač previše plitko, a pri visokim nivoima rezervoara grejna površina je koncentrisana blizu dna rezervoara, promovišući termičku stratifikaciju i nepotpuno mešanje.
Optimalna dubina uranjanja je izračunati procenat visine snopa cevi koji garantuje potapanje na svim normalnim radnim nivoima uz održavanje odgovarajućeg zazora za termičko širenje i izbegavanje kontakta sa muljem na dnu rezervoara.
Minimalni zahtjev za potapanje
PTFE cijev izmenjivača toplote koja nosi zasićenu paru na 3 bara ima unutrašnju temperaturu od 143 stepena. Kada je uronjen u tečnost, temperatura spoljnog zida je 10-30 stepeni niža od temperature pare, u zavisnosti od koeficijenta prenosa toplote. Kada je izložena zraku, temperatura vanjskog zida se približava temperaturi pare, jer hlađenje zrakom uklanja zanemarljivu toplinu.
Zabrinutost u vezi sa izloženim cijevima nije sam PTFE-ocijenjen za kontinuirani servis od 260 stepeni-već sistem podrške. PVDF potporne ploče omekšaju iznad 150 stepeni. Metalne potporne konzole se šire različitim brzinama od PTFE, potencijalno labaveći hvatište cijevi. Praksa sigurnog dizajna osigurava da sve cijevi koje provode paru ostanu potopljene na minimalnom radnom nivou.
Minimalna dubina uranjanja se izračunava kao udaljenost od najnižeg očekivanog nivoa tečnosti do vrha najvišeg reda cijevi za -prevođenje pare, plus sigurnosna granica za nesigurnost mjerenja nivoa i djelovanje valova zbog miješanja. Tipična je margina od 50-100 mm.
Tabela 1: Preporučeni parametri uranjanja za PTFE izmjenjivače topline u spremnicima promjenjivog-Nivoa
| Parametar | Preporučena vrijednost | Osnova |
|---|---|---|
| Minimalno uranjanje iznad gornjeg reda cijevi | 75-100mm | Obračunava grešku senzora nivoa i površinske talase |
| Maksimalna tolerancija ekspozicije cijevi | 0% (nema epruveta iznad tečnosti na minimalnom nivou) | PTFE cijevi prežive kratko izlaganje, ali nosači možda neće |
| Odmak od dna rezervoara | 100-150mm | Sprečava gutanje mulja i omogućava cirkulaciju |
| Zazor termičke ekspanzije iznad maksimalnog nivoa | Nije primjenjivo (proširenje postavljeno vodoravno) | Dizajn PTFE namotaja uključuje petlje za proširenje |
| Postotak snopa cijevi potopljenog na minimalnom nivou | 100% aktivnih cijevi za grijanje | Sve cijevi{0}}koje nose paru moraju biti potopljene |
| Postotak snopa cijevi potopljenog na maksimalnom nivou | 100% + razmak do ruba rezervoara za prelivanje | Sprečava smetnje zavojnice na poklopcima rezervoara |
Balans termičke stratifikacije
Dubina uranjanja utiče više od suhe{0}}požarne sigurnosti. On određuje vertikalnu distribuciju toplote. Izmjenjivač topline smješten u cijelosti blizu dna rezervoara snažno zagrijava donju zonu, stvarajući plutajući oblak koji se diže na površinu. Vertikalni temperaturni profil zavisi od toga koliko se efikasno ovaj oblak meša sa sadržajem rezervoara.
U dubokim rezervoarima sa promenljivim nivoima, optimalna konfiguracija često koristi vertikalnu PTFE mrežu koja se proteže od zone minimalnog nivoa do blizu dna rezervoara. Na visokim nivoima rezervoara, cela mreža je aktivna i greje se ravnomerno kroz dubinu. Na niskim nivoima, gornji dio mreže je pasivan-para se ventilima ispušta na te dijelove-dok donji dio nastavlja grijati.
Alternativno, cijeli izmjenjivač je dimenzioniran za rad na minimalnom nivou, a dužnost grijanja na višim razinama ispunjava isti izmjenjivač koji radi pri smanjenom pritisku ili protoku pare. Ovaj pristup pojednostavljuje kontrolu, ali zahtijeva da izmjenjivač stane unutar smanjene dubine na minimalnom nivou.
Više-senzivanje nivoa i kontrola pare
Spremnici sa velikim varijacijama nivoa imaju koristi od kontrole pare s kompenzacijom nivoa{0}}. Senzor nivoa signalizira upravljačkom sistemu kada nivo tečnosti padne ispod praga. Upravljački sistem ili smanjuje pritisak pare kako bi ograničio temperaturu stijenke cijevi u djelimično izloženom dijelu, ili izoluje paru do gornjih redova cijevi putem odvojenih kontrolnih ventila na više-izmjenjivačima.
Jednostavniji pristup-koji se koristi u većini instalacija-je dimenzioniranje izmjenjivača tako da radi potpuno potopljen na minimalnom nivou i prihvatanje da na višim nivoima izmjenjivač predstavlja sistem konzervativne veličine sa rezervnim kapacitetom. Rezervni kapacitet produžava životni vek izmenjivača toplote i omogućava buduće intenziviranje procesa bez zamene opreme.
Rezime
Optimalna dubina uranjanja za PTFE izmjenjivač topline u rezervoarima sa promjenjivim radnim nivoima osigurava da sve cijevi koje nose paru{0}}ostaju potopljene na minimalnom očekivanom nivou, sa sigurnosnom marginom od 75-100 mm. Izmjenjivač je pozicioniran sa 100-150 mm donjeg prostora za upravljanje muljem. U dubokim rezervoarima sa velikim fluktuacijama nivoa, dizajn sa više krugova omogućava izolaciju gornjih sekcija cevi na niskim nivoima.
Pravilno izračunavanje dubine uranjanja sprečava oštećenje nosača od suhe-požare, eliminiše opasnost od opekotina zbog izloženih vrućih cijevi i osigurava pouzdano grijanje na svim normalnim radnim nivoima.
Inženjerske preporuke za postavljanje PTFE izmjenjivača topline u rezervoare varijabilnog-nivoa dostupne su nakon podnošenja dimenzija rezervoara, minimalnih i maksimalnih radnih nivoa, tačnosti senzora nivoa i zahtjeva za grijanjem.
