Realita preplnených nádrží
Procesné nádrže v prevádzkových závodoch akumulujú vnútorné vybavenie počas rokov úprav. Stredom nádrže vertikálne prechádza hriadeľ miešadla. Teplotné jímky vyčnievajú zo steny. Upokojovacie jamky snímača hladiny zaberajú jeden roh. Vzorkovacie potrubia a ponorné trubice na chemické pridávanie vstupujú zhora. Výmenník tepla-často posledný špecifikovaný hlavný vnútorný komponent-musí zapadnúť do akéhokoľvek zostávajúceho priestoru.
Štandardný PTFE výmenník tepla s jednotnými dĺžkami rúrok nemôže vyhovovať tomuto nepravidelnému dostupnému objemu. Dlhé rúry, ktoré by zaujímali tepelne najvýhodnejšie polohy, sú zablokované prekážkami. Krátke rúrky, ktoré zapadajú do dostupných medzier, zanechávajú nevyhrievané mŕtve zóny inde.
Vlastné striedanie dĺžky rúrok-zmena dĺžky jednotlivých rúrok v rámci zväzku tak, aby zodpovedala dostupnému voľnému priestoru v každej polohe rúry-maximalizuje povrch prenosu tepla, ktorý možno nainštalovať do preplnenej nádrže. Každá trubica je taká dlhá, ako to jej špecifické umiestnenie dovoľuje, a vypĺňa dostupný objem vykurovacím povrchom až po hranice vzdialenosti prekážok.
Proces mapovania obštrukcií
Pred návrhom rozloženého zväzku rúr sa vytvorí podrobná priestorová mapa všetkých vnútorných častí nádrže. Mapa definuje zóny vylúčenia okolo každej prekážky-fyzického objemu, do ktorého rúrky výmenníka tepla nesmú vstúpiť. Vylúčené zóny zahŕňajú samotnú prekážku plus voľný priestor pre tepelnú rozťažnosť, vibrácie a toleranciu inštalácie.
Voľný priestor pre pohybujúce sa prekážky (hriadeľ miešadla, obežné koleso) zahŕňa celý rozsah pohybu plus toleranciu na vychýlenie hriadeľa pri zaťažení. Medzera pre stacionárne prekážky (termojem, usmerňovače) je zvyčajne 25-50 mm.
Zostávajúci objem-vnútri nádrže mínus všetky vylúčené zóny-je dostupný obal pre výmenník tepla. V rámci tohto obalu je každej trubici priradená dĺžka, ktorá maximalizuje jej teplosmennú plochu pri rešpektovaní všetkých hraníc vylúčenej zóny. Rúry prechádzajúce v blízkosti hriadeľa miešadla sú kratšie. Rúry v voľných zónach sú dlhšie.
Tabuľka 1: Parametre odstupňovania dĺžky trubice pre preťaženú nádrž (priemer 3 m, hĺbka 2,5 m, stredové miešadlo)
| Poloha trubice | Blízkosť prekážok | Maximálna povolená dĺžka (mm) | Skutočná špecifikovaná dĺžka (mm) | Plocha povrchu vs. jednotný dizajn (%) |
|---|---|---|---|---|
| Rad 1, Rúry 1-5 (pri stene) | Žiadne prekážky | 2,400 | 2,350 | +18 % (dlhšie ako jednotné minimum) |
| Riadok 2, skúmavky 6-10 | Teplotná jímka snímača na trubici 8 | 2 400 (rúrky 6, 7, 9, 10); 1 800 (Trubica 8) | 2,350; 1,750 | Líši sa podľa polohy |
| Rad 3, skúmavky 11-15 | Zóna hriadeľa miešadla | 1,200-1,600 | 1,150-1,550 | +40 % (kratšie ako jednotné, ale dlhšie ako by to umožnilo vylúčenie, ak by bolo jednotné) |
| Rad 4, Rúry 16-20 (opačná stena) | Žiadne prekážky | 2,400 | 2,350 | +18% |
| Celková plocha prenosu tepla | – | – | – | +12% viac povrchu ako jednotná{1}}dĺžka pre rovnakú nádrž |
Výhoda tepelného výkonu
Zväzok jednotnej{0}}dĺžky navrhnutý tak, aby sa zmestil na najobmedzenejšie miesto-rúr v blízkosti hriadeľa miešadla-, by všetky rúrky skrátil na najkratšiu požadovanú dĺžku. To by ponechalo značný nevyužitý objem v voľných zónach. Celková plocha prenosu tepla by bola podstatne menšia ako pri stupňovitom návrhu.
Striedavý dizajn obnovuje túto stratenú povrchovú plochu tým, že umožňuje každej trubici siahať tak ďaleko, ako to jej špecifické umiestnenie umožňuje. Dodatočná povrchová plocha priamo zlepšuje vykurovaciu kapacitu alebo znižuje požadovaný tlak pary, čím poskytuje výhodu tepelného výkonu bez zvýšenia plochy výmenníka.
Striedavo usporiadané dĺžky trubíc tiež efektívnejšie rozvádzajú teplo po celej nádrži. Dlhšie rúrky vo vonkajších zónach bez prekážok kompenzujú skrátenú dĺžku rúrky v blízkosti centrálneho miešadla a zachovávajú rovnomernejšie rozloženie prívodu tepla ako jednotný dizajn krátkych-rúrok.
Požiadavky na výrobu a montáž
Zväzok rúr so striedavou{0}}dĺžkou vyžaduje, aby bola každá rúra narezaná na konkrétnu dĺžku a identifikovaná podľa polohy vo zväzku. Mapa rúr-nákres znázorňujúci každú polohu rúr s priradenou dĺžkou-nasmeruje výrobu a montáž. Každá skúmavka je označená svojím identifikátorom polohy pomocou metódy trvalého označovania kompatibilnej s procesnou chémiou.
Počas montáže sú označené rúrky vložené do nosných dosiek na ich určených miestach. Hlavice sú navrhnuté tak, aby vyhovovali rôznym dĺžkam rúrok, pričom spoje rúr sú umiestnené tak, aby zodpovedali koncovým bodom každej rúry. Striedavé dĺžky nekomplikujú dizajn hlavičky; štandardné kompresné armatúry akceptujú akúkoľvek dĺžku trubice.
Zhrnutie
Vlastné striedanie dĺžky rúr maximalizuje povrch prenosu tepla v nádržiach so zložitými vnútornými prekážkami zmenou jednotlivých dĺžok rúr tak, aby zodpovedali dostupnému voľnému priestoru v každej polohe. Striedavý dizajn obnovuje povrchovú plochu, ktorú by obetoval dizajn jednotnej{1}}dĺžky, pričom v stredne preplnených nádržiach zvyčajne zlepšuje celkový povrch o 10 – 20 %.
Podrobné mapovanie prekážok s príslušnými voľnými okrajmi definuje dostupnú obálku. Mapa rúrok vedie výrobu a montáž, pričom každá rúra je orezaná na svoju pozíciu-špecifickú dĺžku a je identifikovaná pre správne umiestnenie.
Technická podpora pre dizajn výmenníka tepla PTFE s odstupňovanou{0}}dĺžkou je k dispozícii po predložení výkresov vnútorného usporiadania nádrže, rozmerov a umiestnení prekážok, požiadaviek na vzdialenosť a špecifikácií vykurovacieho výkonu.
