Problem nagnutog poda
Rezervoari za prečišćavanje otpadnih voda, zgušnjivači mulja i određeni rezervoari za oblaganje imaju nagnute podove-obično 2-5 stepeni od horizontalnog do direktnog taloženog čvrstih materija prema rezervoaru za prikupljanje. Izmjenjivač topline instaliran iznad nagnutog poda mora pratiti nagib poda kako bi održao dosljednu dubinu uranjanja i razmak. To znači da snop cijevi nije ravan. Kraj ulaza za paru nalazi se više od kraja izlaza kondenzata, ili obrnuto, ovisno o smjeru nagiba u odnosu na orijentaciju kolektora.
Standardni PTFE izmjenjivači topline pretpostavljaju snop cijevi nivoa. Razdjelnici za distribuciju pare i sakupljanje kondenzata dizajnirani su za jednaku statičku visinu na svim priključcima cijevi. Na nagibu ova pretpostavka ne uspijeva. Cijevi na donjem kraju kolektora vide drugačiji pogonski pritisak od cijevi na visokom kraju. Rezultati nepravilne distribucije toka.
Prilagođeni dizajn kolektora kompenzira nagib, osiguravajući ujednačenu distribuciju pare i potpunu drenažu kondenzata iz svake cijevi bez obzira na njenu visinu duž kolektora.
Kompenzacija distribucije protoka
U standardnom horizontalnom kolektoru koji napaja više vertikalnih ili kosih cijevi, statički tlak varira s visinom. Na donjem kraju nagnutog kolektora, statička glava pare u kolektoru je veća, povećavajući pogonski pritisak kroz cijevi na tom kraju. Na visokom kraju, statička glava je niža, smanjujući pritisak vožnje. Cijevi na donjem kraju primaju veći protok pare od cijevi na visokom kraju.
Neravnoteža protoka može se kompenzirati kroz nekoliko pristupa dizajnu. Konusni zaglavlje-smanjenje poprečnog-presjeka od visokog do donjeg kraja-povećava oporavak brzine i pritiska na donjem kraju, djelimično nadoknađujući efekat statičke glave. Alternativno, pojedinačni ulazni otvori cijevi različitih promjera-veći na visokom kraju, manji na donjem kraju-izjednačavaju otpor protoka svake putanje cijevi.
Za PTFE izmjenjivače, poželjan je pristup sa otvorom. Mali PTFE ili PVDF umetci sa otvorom su ugrađeni u svaki ulazni priključak cijevi. Prečnici otvora se izračunavaju na osnovu visine svakog priključka cijevi i željenog protoka po cijevi. Umetci su zamjenjivi ako se promijene uvjeti procesa.
Tabela 1: Prilagođeni parametri dizajna kolektora za rezervoare sa kosim podom (nagib poda od 5 stepeni, dužina zaglavlja 3m)
| Parametar dizajna | Standardno zaglavlje (nivo) | Prilagođeno zaglavlje (nagnuto) | Metod kompenzacije |
|---|---|---|---|
| Visinska razlika u zaglavlju | 0 mm | 262 mm (preko 3m na 5 stepeni) | – |
| Statička razlika u glavi | 0 Pa | ~550 Pa (para na 3 barg) | – |
| Varijacija protoka bez kompenzacije | < 5% | 25-35% | – |
| Varijacija protoka sa konusnim sabirnikom | – | < 10% | Prečnik zaglavlja smanjuje 20% od visokog do donjeg kraja |
| Varijacija protoka sa ulaznim otvorima | – | < 5% | 6 veličina otvora, koraci od 0,5 mm |
| Dizajn kolektora kondenzata | Level; ujednačen nagib | Stepenasto ili koso sa parnim zaglavljem | Odgovara visinama izlaza cijevi |
| Varijacija dužine cijevi | Uniforma | Povećava se od visokog do niskog kraja za do 262 mm | Kompenzira nagib poda |
Dizajn odvodnje kondenzata
Odvod kondenzata na padini predstavlja dodatne izazove. Ako je kolektor za kondenzat paralelan sa kolektorom za paru i takođe nagnut, kondenzat iz cijevi na visokom kraju mora teći nizbrdo duž kolektora kako bi stigao do sifona za paru na donjem kraju. Dvofazni tok u kolektoru kondenzata (kondenzat plus brza para) može doživjeti zastoj na strmijem efektivnom nagibu.
Preferirani pristup je stepenasti sabirnik kondenzata: kolektor je izrađen u kratkim horizontalnim dijelovima, od kojih svaki opslužuje 4-6 cijevi, sa svakim odsjekom koji se odvodi kroz kapalicu do zajedničkog kolektora za prikupljanje kondenzata ispod. Ovo osigurava da se svaka grupa cijevi odvodi horizontalno, izbjegavajući dvofaznu nestabilnost nagiba, dok sabirni razdjelnik ide strmijim nagibom do sifona.
Kompenzacija dužine cijevi
Cijevi na donjem kraju snopa moraju biti duže od cijevi na gornjem kraju kako bi se održao isti razmak iznad nagnutog poda. Razlika u dužini cijevi izračunava se iz ugla nagiba i dužine glave. Za nagib od 5 stepeni i cev od 3 m, dužina cevi na donjem kraju je otprilike 262 mm duža nego na visokom kraju.
Uz izmjenjivač se isporučuju prilagođene{0}}cijevi gradiranih dužina. Svaka pozicija cijevi je označena na zaglavlju i na samoj cijevi kako bi se osigurala ispravna montaža. Graduirane dužine cijevi osiguravaju ravnomjeran razmak iznad dna rezervoara, sprječavajući lokalizirano nakupljanje mulja ispod izmjenjivača.
Rezime
Prilagođeni dizajn kolektora je neophodan za PTFE izmjenjivače topline instalirane iznad nagnutih podova rezervoara kako bi se kompenzirala statička varijacija glave duž kolektora koja uzrokuje nepravilnu distribuciju protoka. Konusni sabirnici ili ulazni otvori individualne veličine izjednačavaju protok. Stepenasti kolektori kondenzata osiguravaju potpunu drenažu bez dvofaznog zastoja. Graduirane dužine cijevi održavaju ujednačen razmak od poda.
Prilagođeni dizajn osigurava da PTFE izmjenjivač isporučuje punu funkciju grijanja bez poplave i hladnih tačaka do kojih bi došlo ugradnjom standardnog{0}}prizemnog dizajna na nagnutom podu.
Inženjerska podrška za dizajn PTFE izmjenjivača topline sa kosim podom je dostupna nakon podnošenja zahtjeva za nagib dna rezervoara, dužinu kolektora, pritisak pare, broj cijevi i toplinsku funkciju.
