Problém odkrytej hlavičky
V hĺbkových inštaláciách nádrží sa zväzok rúrok výmenníka tepla z PTFE rozprestiera na dno nádrže, zatiaľ čo zberače pary a kondenzátu sú umiestnené blízko okraja nádrže, nad povrchom kvapaliny. Rozdeľovače pracujú pri teplote pary -130-165 stupňov v závislosti od tlaku. Okolitý vzduch nad nádržou je často chladný a vlhký, zaťažený procesnými parami.
Horúce, odkryté hlavičky spôsobujú tri problémy. Tepelné straty z neizolovaných zberačov plytvajú energiou-zvyčajne 2 – 5 % celkového tepelného príkonu pri inštalácii hlbokej nádrže. Kondenzácia vlhkého vzduchu a procesných pár na horúcich povrchoch zberača spôsobuje odkvapkávanie a koróziu blízkych kovových komponentov. Horúce hlavice predstavujú nebezpečenstvo popálenia pre operátorov pracujúcich okolo okraja nádrže.
Na zberače je možné použiť bežnú izoláciu-minerálnu vlnu s kovovým obkladom-, ale komplikuje to prístup údržby k spojom zberača a je náchylné na poškodenie vplyvom korozívneho prostredia na vrchu nádrže-. Integrovaná izolácia zabudovaná do konštrukcie zberača poskytuje tepelnú ochranu bez záťaže údržby-aplikovanej izolácie.
Návrh integrálnej izolácie
Integrálna izolácia pozostáva z koaxiálneho PTFE puzdra, ktoré obklopuje každý zberač s prstencovou vzduchovou medzerou. Objímka je vyrobená z rovnakého PTFE materiálu ako hlavička. Je inštalovaný sústredne okolo zberača, podopretý dištančnými krúžkami z PTFE v intervaloch pozdĺž dĺžky zberača. Prstencová medzera-zvyčajne 10-15 mm radiálna šírka – je na oboch koncoch utesnená, ale nie je evakuovaná. Zachytený vzduch poskytuje izoláciu.
Vzduchová medzera medzi hlavicou a objímkou znižuje vonkajšiu povrchovú teplotu zo 130-165 stupňov na 45-60 stupňov – bezpečné pre náhodný kontakt a pod rosným bodom väčšiny procesných pár. Kondenzácia na povrchu objímky je eliminovaná. Tepelné straty zo zberača sú znížené o 60-70% v porovnaní s neizolovaným zberačom.
Objímka je odnímateľná pre kontrolu a údržbu hlavice. Vyrába sa v častiach, ktoré sa od seba posúvajú v miestach rozperných krúžkov. Každá sekcia je zaistená PTFE skrutkami alebo západkovými{2}}spojmi. Sekcie môžu byť odstránené jednotlivo, čo poskytuje prístup k špecifickým oblastiam zberača bez odstránenia celej zostavy izolácie.
| Parametre integrálnej izolácie | Špecifikácia |
|---|---|
| Typ izolácie | Koaxiálna PTFE manžeta so vzduchovou medzerou |
| Radiálna šírka vzduchovej medzery | 10-15 mm |
| Teplota povrchu hlavy (neizolované) | 130-165 stupňov |
| Teplota vonkajšieho povrchu rukávu | 45-60 stupňov |
| Zníženie tepelných strát | 60-70% oproti neizolovanej hlavičke |
| Kondenzácia na rukáve | Eliminované (povrch nad rosným bodom) |
| Materiál rukávov | PTFE (rovnaká chemická odolnosť ako hlavička) |
| Montáž na rukáv | PTFE dištančné krúžky; odnímateľné časti |
| Prístup pre údržbu | Odstránenie jednotlivých sekcií |
Izolácia spojenia pary a kondenzátu
Prípojky potrubia prívodu pary a vratného potrubia kondenzátu v zberači tiež vyžadujú izoláciu. Integrálny dizajn rozširuje koncepciu koaxiálneho puzdra na tieto pripojenia. Pred-izolované časti potrubia z PTFE-vyrobené ako vnútorné potrubie pre paru alebo kondenzát, vonkajšie puzdro so vzduchovou medzerou a dištančné krúžky-spájajú zberač s prestupom steny nádrže. Vopred-izolované časti sú vyrobené na požadovanú dĺžku a inštalované ako kompletné jednotky.
Prechod od objímky zberača k izolácii potrubia sa vykonáva pomocou PTFE vlnovca alebo flexibilnej manžety, ktorá sa prispôsobuje rozdielnej tepelnej rozťažnosti medzi zberačom a potrubím pri zachovaní kontinuity izolácie.
Výhody v oblasti bezpečnosti a energie
Znížená vonkajšia povrchová teplota izolovaných zberačov eliminuje nebezpečenstvo popálenia pre obsluhu. Nevyžadujú sa žiadne výstražné značky ani ochranné kryty. Oblasť zberača je bezpečná pre rutinnú prítomnosť operátora počas prevádzky nádrže.
Úspora energie vďaka zníženým tepelným stratám zberača, zatiaľ čo malé percento celkového tepelného príkonu, sa akumuluje počas 15+-ročnej životnosti zariadenia. V prípade 100 kW výmenníka tepla s 3 % znížením strát v kolektore je ročná úspora energie približne 18 000 kWh-v hodnote 1 800 USD ročne pri 0,10 USD/kWh. Za 15 rokov celková úspora predstavuje 27 000 USD, čo prevyšuje prírastkové náklady na integrálnu izoláciu.
Zhrnutie
Výmenníky tepla z PTFE s integrálnou tepelnou izoláciou na -neponorených zberačoch používajú koaxiálne PTFE manžety so vzduchovými medzerami na zníženie vonkajšej povrchovej teploty zo 130 – 165 stupňov na 45 – 60 stupňov . Izolácia eliminuje kondenzáciu, znižuje tepelné straty o 60-70% a odstraňuje nebezpečenstvo popálenia pre obsluhu. Odnímateľné časti rukávov poskytujú prístup k údržbe bez poškodenia izolácie. Úspora energie počas životnosti zariadenia prevyšuje náklady na izoláciu.
Technická podpora pre integrálnu konštrukciu izolácie zberača je k dispozícii po odoslaní rozmerov zberača, teploty pary, podmienok prostredia-v hornej časti nádrže a požiadaviek na prístup k údržbe.
