Problém šikmej podlahy
Nádrže na čistenie odpadových vôd, zahusťovadlá kalu a určité nádrže na pokovovanie majú sklonené podlahy-zvyčajne 2-5 stupňov od horizontálneho smeru usadených pevných látok smerom k zbernej vani. Výmenník tepla inštalovaný nad šikmou podlahou musí kopírovať sklon podlahy, aby sa zachovala konzistentná hĺbka ponorenia a svetlá výška. To znamená, že zväzok rúrok nie je vyrovnaný. Vstupný koniec pary je vyššie ako výstupný koniec kondenzátu alebo naopak, v závislosti od smeru sklonu vzhľadom na orientáciu zberača.
Štandardné PTFE výmenníky tepla predpokladajú zväzok rovných rúrok. Rozdeľovač pary a zberné potrubie kondenzátu sú navrhnuté pre rovnakú statickú výšku pri všetkých pripojeniach rúrok. Na svahu tento predpoklad zlyháva. Rúrky na spodnom konci zberača majú iný hnací tlak ako rúrky na hornom konci. Výsledky zlej distribúcie toku.
Vlastné konštrukcie zberačov kompenzujú sklon, zaisťujú rovnomernú distribúciu pary a úplné odvádzanie kondenzátu z každej rúrky bez ohľadu na jej výšku pozdĺž zberača.
Kompenzácia distribúcie toku
V štandardnom horizontálnom zberači napájajúcom viacero zvislých alebo naklonených rúrok sa statický tlak mení s nadmorskou výškou. Na spodnom konci nakloneného zberača je statický tlak pary v zberači vyšší, čím sa zvyšuje hnací tlak cez rúrky na tomto konci. Na hornom konci je statická hlava nižšia, čím sa znižuje jazdný tlak. Rúrky na spodnom konci prijímajú väčší prietok pary ako rúrky na hornom konci.
Nerovnováha toku môže byť kompenzovaná niekoľkými konštrukčnými prístupmi. Zúžená hlavička-zmenšujúca prierez-od hornej časti po spodnú časť-zvyšuje rýchlosť a obnovenie tlaku na spodnej časti, čím čiastočne kompenzuje efekt statickej hlavy. Alternatívne jednotlivé vstupné otvory rúrok s rôznymi priemermi-väčšie na hornom konci a menšie na spodnom konci-vyrovnávajú prietokový odpor každej trasy rúrok.
Pre PTFE výmenníky sa uprednostňuje otvorový prístup. Malé PTFE alebo PVDF vložky s otvormi sú namontované do každého vstupného pripojenia rúrky. Priemery otvorov sa vypočítajú na základe nadmorskej výšky každého spojenia rúrok a požadovaného prietoku na hadicu. Vložky sú vymeniteľné, ak sa zmenia podmienky procesu.
Tabuľka 1: Vlastné parametre dizajnu záhlavia pre nádrže so šikmou podlahou (5 stupňový sklon podlahy, dĺžka záhlavia 3 m)
| Dizajnový parameter | Štandardná hlavička (úroveň) | Vlastná hlavička (naklonená) | Metóda kompenzácie |
|---|---|---|---|
| Výškový rozdiel medzi hlavičkou | 0 mm | 262 mm (viac ako 3 m pri 5 stupňoch) | – |
| Statický rozdiel hlavy | 0 Pa | ~550 Pa (para pri 3 barg) | – |
| Kolísanie prietoku bez kompenzácie | < 5% | 25-35% | – |
| Variácia toku s kužeľovou hlavicou | – | < 10% | Priemer hlavičky sa zmenšuje o 20 % od najvyššieho po spodný koniec |
| Variácia prietoku so vstupnými otvormi | – | < 5% | 6 veľkostí otvoru, 0,5 mm krok |
| Dizajn zberača kondenzátu | Úroveň; rovnomerný sklon | Stupňovité alebo šikmé s parnou hlavicou | Zodpovedá výške výstupu z trubice |
| Variácia dĺžky trubice | Uniforma | Zväčšuje sa z výšky na spodok až o 262 mm | Kompenzuje sklon podlahy |
Dizajn odvodu kondenzátu
Odvod kondenzátu na svahu predstavuje ďalšie výzvy. Ak je zberač kondenzátu rovnobežný s zberačom pary a tiež naklonený, kondenzát z rúrok na hornom konci musí prúdiť z kopca pozdĺž zberača, aby sa dostal do odvádzača kondenzátu na spodnom konci. Dvojfázový tok v zberači kondenzátu (kondenzát plus blesková para) môže pri strmšom efektívnom sklone zaznamenať stagnáciu.
Uprednostňovaným prístupom je stupňovitý zberač kondenzátu: zberač je vyrobený z krátkych horizontálnych častí, z ktorých každá obsahuje 4-6 rúrok, pričom každá časť je odvádzaná cez spádovú nohu do spoločného zberného potrubia kondenzátu nižšie. To zaisťuje, že každá skupina rúrok odteká vodorovne, čím sa zabráni dvojfázovej nestabilite svahu, zatiaľ čo zberné potrubie vedie k sifónu v strmšom sklone.
Kompenzácia dĺžky trubice
Rúry na spodnom konci zväzku musia byť dlhšie ako rúry na hornom konci, aby sa zachovala rovnaká vzdialenosť nad šikmou podlahou. Rozdiel dĺžky rúrky sa vypočíta z uhla sklonu a dĺžky zberača. Pre 5 stupňový sklon a 3 m zberač je dĺžka rúry na spodnom konci približne o 262 mm dlhšia ako na hornom konci.
S výmenníkom sa dodávajú na mieru{0}}rezané rúry s odstupňovanými dĺžkami. Každá poloha trubice je označená na hlavičke a na samotnej trubici, aby sa zabezpečila správna montáž. Odstupňované dĺžky rúr zaisťujú rovnomernú vzdialenosť nad dnom nádrže a bránia lokálnemu hromadeniu kalu pod výmenníkom.
Zhrnutie
Pre PTFE tepelné výmenníky inštalované nad naklonenými podlahami nádrže sú potrebné vlastné konštrukcie zberača, aby sa kompenzovala zmena statickej výšky pozdĺž zberača, ktorá spôsobuje nesprávnu distribúciu prietoku. Kónické zberače alebo individuálne dimenzované vstupné otvory vyrovnávajú prietok. Stupňovité zberače kondenzátu zaisťujú úplné odvodnenie bez dvoj{2}}zásekov. Odstupňované dĺžky rúr zachovávajú rovnomernú svetlosť od podlahy.
Vlastný dizajn zaisťuje, že PTFE výmenník vykonáva svoju plnú vykurovaciu povinnosť bez zaplavenia a studených miest, ktoré by boli výsledkom inštalácie štandardného rovného-konštrukcie terénu na šikmú podlahu.
Technická podpora pre návrh výmenníka tepla PTFE so šikmou podlahou{0}}je k dispozícii po predložení sklonu dna nádrže, dĺžky zberača, tlaku pary, počtu rúrok a požiadaviek na tepelný výkon.
