Odluka o orijentaciji
PTFE snop izmjenjivača topline može se ugraditi sa cijevima horizontalno ili vertikalno. Izbor utiče na drenažu kondenzata, distribuciju pare i početak plavljenja cevi. Horizontalni snop odvodi kondenzat okomito na tok pare. Vertikalni snop odvodi kondenzat paralelno sa protokom pare-bilo istosmjerno-(para prema dolje, kondenzat naniže) ili protiv{5}}struje (para prema dolje, kondenzat prema gore).
Optimalna orijentacija za odvod kondenzata je horizontalna, sa blagim nagibom prema dole prema kondenzatoru. Ova geometrija u potpunosti razdvaja puteve pare i kondenzata. Para teče duž gornjeg dijela svake cijevi. Kondenzat se odvodi duž donjeg dijela. Dvije faze stabilno koegzistiraju u slojevitom toku. Poplavljivanje-gdje kondenzat premošćuje cijev i blokira protok pare-se dešava samo pri vrlo velikom opterećenju kondenzatom ili nedovoljnom nagibu.
Vertikalna orijentacija je ponekad diktirana ograničenjima prostora, geometrijom rezervoara ili postojećim cjevovodima. U vertikalnim snopovima, para i kondenzat dijele isti put protoka, a režim strujanja može prijeći od prstenastog magličastog toka do pužnog toka do plavljenja ovisno o brzini pare i opterećenju kondenzatom. Dizajn mora izbjegavati tranziciju poplave u svim radnim uvjetima.
Karta režima protoka
Dvofazni tok u cijevima karakterizira mapa režima protoka sa koordinatama površinske brzine plina i površinske brzine tekućine. Mapa identifikuje granice između slojevitog, puževog, prstenastog i mjehurastog režima strujanja.
U horizontalnim cijevima, slojeviti režim-para u gornjoj polovini, kondenzat u donjoj polovini-je željeni režim rada. Obezbeđuje stabilan prenos toplote, potpunu drenažu kondenzata i bez vodenog udara. Prijelaz na flug flow se događa kada je brzina pare dovoljno velika da stvori talase na sučelju pare{4}}kondenzata koji premošćuju cijev. Za PTFE cijevi od 10 mm pri pritisku pare od 3 bara, ova prelazna brzina je približno 8-10 m/s-znatno iznad normalnih radnih brzina u pravilno dizajniranim snopovima.
U vertikalnim cijevima sa -nizlaznim tokom, željeni režim je prstenasto strujanje: tanak film kondenzata na stijenci cijevi, para u jezgru. Film se odvodi prema dolje gravitacijom i smicanjem pare. Prijelaz plavljenja događa se kada je brzina pare dovoljno velika da promijeni smjer tečnog filma, zadržavajući kondenzat u cijevi. Za istovremeni tok, plavljenje se dešava pri brzinama pare iznad 15-20 m/s-opet, iznad normalnih radnih brzina.
U vertikalnim cijevima sa protu-strujnim protokom (para dolje, kondenzat gore), do plavljenja dolazi pri mnogo nižim brzinama pare-obično 2-5 m/s – jer se para i kondenzat bore jedna protiv druge. Ovu orijentaciju treba izbjegavati.
Tabela 1: Kriterijumi odabira orijentacije za snopove PTFE izmjenjivača topline
| Kriterijum | Horizontalno (poželjno) | Vertikalni ko-silazni tok struje | Vertikalni brojač-Struja (nije preporučljivo) |
|---|---|---|---|
| Pouzdanost odvodnje kondenzata | Odlično (gravitacija + odvojena staza) | Dobro (gravitacija + pomoć pri smicanju parom) | Loše (gravitacija se suprotstavlja protoku pare) |
| Rizik od poplava | Nizak (stabilan slojevit protok) | Niska-Umjerena (stabilan prstenasti protok) | Visoka (poplava pri malim brzinama pare) |
| Ograničenje dužine cijevi | Neograničeno sa odgovarajućim nagibom | < 3 meters (flooding risk increases with height) | < 1 meter (not practical) |
| Zahtjev za minimalni nagib | 1:100 (1 cm po metru) | Nema (vertikalni samoodvodni{0}}) | N/A |
| Efikasnost prostora | Zahtijeva područje plana | Efikasno korištenje vertikalnog prostora | N/A |
| Pogodnost za uranjanje u rezervoar | Dobro (podna mreža) | Odlično (duboki rezervoari) | Ne preporučuje se |
| Pogodnost za eksternu školjku-i-cijev | Odlično | Dobro (vertikalna školjka) | Ne preporučuje se |
Specifikacija nagiba za horizontalne snopove
Horizontalni PTFE snopovi cijevi moraju se kontinuirano spuštati prema dolje od ulaznog priključka za paru do izlaznog kolektora kondenzata. Minimalni nagib je 1:100 - pad od 1 cm po metru dužine cijevi. Ovaj nagib prevladava efekte površinske napetosti koji bi mogli zadržati kapljice kondenzata na zidu cijevi.
Za PTFE, niska površinska energija zida cijevi pomaže drenažu. Zrnca kondenzata radije nego vlaženje površine. Perle se kotrljaju niz nagnutu cijev lakše nego na vlažnoj metalnoj površini. Ovo svojstvo omogućava da se PTFE snopovi adekvatno dreniraju na nagibima koji bi uzrokovali nakupljanje u metalnim cijevima.
Nagib se postiže podizanjem parnog kolektora u odnosu na kolektor kondenzata. U uranjajućoj mreži, cijeli potporni okvir se proizvodi sa potrebnim nagibom. Nagib se mora održavati uprkos toplinskom širenju, koje može promijeniti geometriju okvira. Fleksibilne PTFE potporne veze prilagođavaju ovaj pokret.
Rezime
Horizontalna orijentacija je poželjna za snopove PTFE izmjenjivača topline jer osigurava najstabilniju drenažu kondenzata uz potpuno odvajanje parnih i kondenzacijskih puteva. Minimalni nagib od 1:100 osigurava pozitivnu drenažu.
Vertikalni silazni tok istosmjerne struje je prihvatljiv tamo gdje je horizontalna instalacija nepraktična, pod uvjetom da su dužine cijevi ograničene i da se brzine pare održavaju ispod praga plavljenja. Treba izbjegavati vertikalni protok protiv{2}}struja zbog plavljenja pri malim brzinama pare.
Niska površinska energija PTFE poboljšava drenažu u obje orijentacije, omogućavajući pliće nagibe i niže minimalne brzine nego što je potrebno za metalne cijevi.
Inženjerske preporuke za orijentaciju snopa izmjenjivača topline PTFE dostupne su nakon podnošenja dimenzija rezervoara ili kućišta, pritiska pare, dimenzija cijevi i svih prostornih ograničenja koja ograničavaju geometriju instalacije.
