Ο Υπολογισμός του Tube Pass
Μια ηλεκτρολυτική γραμμή χαλκού PCB λειτουργεί στους 38-42 βαθμούς με αυστηρή ανοχή θερμοκρασίας. Ο εναλλάκτης θερμότητας PTFE πρέπει να αποδίδει 35 kW λειτουργίας θέρμανσης χρησιμοποιώντας ατμό 2 barg. Ο διαθέσιμος χώρος της δεξαμενής φιλοξενεί ένα αποτύπωμα πηνίου 1,2 μέτρα επί 0,8 μέτρα. Το ερώτημα του σχεδιασμού: πόσοι σωλήνες περνούν από αυτό το αποτύπωμα επιτυγχάνουν την απαιτούμενη μεταφορά θερμότητας;
Τα σωληνάρια καθορίζουν δύο πράγματα. Περισσότερα περάσματα αυξάνουν το συνολικό μήκος του σωλήνα και την επιφάνεια εντός του σταθερού αποτυπώματος. Αλλά περισσότερα περάσματα αυξάνουν επίσης την πτώση πίεσης ατμού-και περιπλέκουν την αποστράγγιση του συμπυκνώματος. Ο βέλτιστος αριθμός περασμάτων παρέχει την απαιτούμενη μεταφορά θερμότητας χωρίς υπέρβαση του προϋπολογισμού πίεσης ατμού ή δημιουργία προβλημάτων αποστράγγισης.
Η Μέθοδος Υπολογισμού
Ο υπολογισμός προχωρά σταδιακά από την υποχρέωση θερμότητας μέχρι την καταμέτρηση.
Η απαιτούμενη επιφάνεια έρχεται πρώτη. Με ισχύ 35 kW, ατμό σε 133 μοίρες, μπάνιο σε 40 μοίρες, LMTD περίπου 85 μοίρες και U{5}}τιμή 280 W/m²·K για λεπτό-PTFE τοίχου, η απαιτούμενη επιφάνεια είναι 35.000 / (280 {{2} × 85) m².
Το μήκος του σωλήνα προκύπτει από την περιοχή και τη διάμετρο του σωλήνα. Χρησιμοποιώντας σωλήνωση OD 8 mm, κάθε γραμμικό μέτρο παρέχει 0,0251 m² επιφάνειας. Το συνολικό μήκος που απαιτείται είναι 1,47 / 0.0251=58.6 μέτρα.
Ο αριθμός περασμάτων διαιρεί το συνολικό μήκος με το μήκος κάθε πάσας. Το διαθέσιμο ίχνος 1,2 m επιτρέπει περάσματα ενεργού μήκους περίπου 1,1 m. Κάθε πέρασμα παρέχει μήκος σωλήνα 1,1 m. Απαιτούμενα περάσματα: 58,6 / 1.1=53.3, στρογγυλοποιημένα σε 54 πάσες.
Πίνακας 1: Υπολογισμός εισόδου σωλήνα για ηλεκτρικό χάλκινο θερμαντήρα μπάνιου 35 kW
| Παράμετρος | Αξία | Μονάδα |
|---|---|---|
| Θερμικό καθήκον | 35 | kW |
| Θερμοκρασία ατμού (2 barg) | 133 | βαθμός |
| Θερμοκρασία μπάνιου | 40 | βαθμός |
| LMTD | 85 | βαθμός |
| Σχεδιασμός U-τιμής | 280 | W/m²·K |
| Απαιτούμενη επιφάνεια | 1.47 | m² |
| Σωλήνας OD | 8 | mm |
| Επιφάνεια ανά γραμμικό μέτρο | 0.0251 | m²/m |
| Συνολικό μήκος σωλήνα | 58.6 | m |
| Διαθέσιμο μήκος περασμάτων | 1.1 | m |
| Υπολογισμένος αριθμός εισιτηρίων | 54 | περνάει |
| Συνιστώμενο πλήθος περασμάτων (με περιθώριο 10%) | 60 | περνάει |
Διαμόρφωση εντός του ίχνους
Εξήντα περάσματα μέσα σε ένα αποτύπωμα 1,2 m × 0,8 m απαιτούν την οργάνωση των σωλήνων σε σειρές και στήλες. Με σωλήνες σε απόσταση 25 mm για να επιτρέπεται η ροή του διαλύματος μεταξύ τους, ένα πλάτος 0,8 m φιλοξενεί 32 σωλήνες ανά σειρά. Εξήντα περάσματα διατεταγμένα ως 2 σειρές των 30 σωλήνων χωρούν στο αποτύπωμα.
Οι δύο σειρές μπορούν να στοιβάζονται κατακόρυφα ως πλέγμα δύο-επιπέδων. Ο ατμός εισέρχεται σε μια κεφαλίδα διανομής, ρέει μέσω 30 παράλληλων σωλήνων στην επάνω σειρά, επιστρέφει μέσω 30 σωλήνων στην κάτω σειρά και συγκεντρώνεται σε μια κεφαλή συμπυκνώματος. Αυτή η μονή-ροή ατμού με κυκλώματα παράλληλων σωλήνων ελαχιστοποιεί την πτώση πίεσης ενώ επιτυγχάνει το απαιτούμενο συνολικό μήκος.
Ειδικοί Περιορισμοί Χαλκού χωρίς ηλεκτρονικά
Τα ηλεκτρικά λουτρά χαλκού παρουσιάζουν μοναδικούς περιορισμούς στο σχεδιασμό του θερμαντήρα πέρα από τους θερμικούς υπολογισμούς. Το λουτρό είναι θερμοδυναμικά ασταθές. Η υπερβολική θερμοκρασία τοίχου προκαλεί αυθόρμητη εναπόθεση χαλκού στην επιφάνεια του θερμαντήρα-την ίδια πλάκα-είναι το πρόβλημα που καταστρέφει τους μεταλλικούς θερμαντήρες.
Το PTFE εξαλείφει την καταλυτική επένδυση, αλλά η θερμοκρασία του τοίχου εξακολουθεί να έχει σημασία. Σε θερμοκρασίες ατμού πάνω από 140 μοίρες, η τοπική αποσύνθεση του λουτρού κοντά στο τοίχωμα του σωλήνα είναι δυνατή ακόμη και χωρίς καταλυτικές επιφανειακές επιδράσεις. Ο επιλεγμένος ατμός 2 barg παρέχει θερμοκρασία κορεσμού 133 μοιρών, διατηρώντας τη θερμοκρασία του τοίχου με ασφάλεια κάτω από το όριο αποσύνθεσης.
Ο αριθμός επιτυχιών επηρεάζει αυτό το περιθώριο ασφαλείας. Πολύ λίγα περάσματα αυξάνουν την ταχύτητα του ατμού και την πτώση πίεσης, αλλά δεν αλλάζουν τη θερμοκρασία του τοίχου. Πάρα πολλά περάσματα μειώνουν τη ροή ατμού μεμονωμένων σωλήνων, προκαλώντας δυνητικά ανομοιόμορφη αποστράγγιση συμπυκνωμάτων και κρύα σημεία. Η υπολογισμένη διαμόρφωση 60 περασμάτων παρέχει ισορροπημένη κατανομή ροής.
Αποστράγγιση συμπυκνωμάτων σε σχέδια πολλαπλών-περασμάτων
Πολλαπλές διελεύσεις σωλήνων απαιτούν κατάλληλη αποστράγγιση συμπυκνωμάτων από κάθε πέρασμα. Το παγιδευμένο συμπύκνωμα μειώνει την αποτελεσματική περιοχή μεταφοράς θερμότητας και δημιουργεί κίνδυνο κρούσης νερού. Κάθε πέρασμα πρέπει να έχει κλίση προς τα κάτω προς την κεφαλίδα συλλογής συμπυκνωμάτων.
Για τη διαμόρφωση δύο επιπέδων 60-περάσματος-, η κάτω σειρά αποστραγγίζεται φυσικά στην κεφαλίδα. Η επάνω σειρά απαιτεί μια μικρή κλίση ενσωματωμένη στη δομή στήριξης. Οι παγίδες ατμού με μέγεθος για το συνολικό φορτίο συμπυκνώματος σε πλήρη λειτουργία ολοκληρώνουν το σχέδιο αποστράγγισης. Οι επιπλέουσες-και-θερμοστατικές παγίδες προτιμώνται για τη διαμόρφωση φορτίων συμπυκνώματος τυπικά για ηλεκτρικά λουτρά ελεγχόμενης θερμοκρασίας.
Περίληψη
Ο υπολογισμός των περασμάτων σωλήνων εναλλάκτη θερμότητας PTFE για ηλεκτρολυτικά λουτρά χαλκού προχωρά από τη λειτουργία θερμότητας στο εμβαδόν επιφάνειας στο μήκος του σωλήνα μέχρι τον αριθμό διέλευσης. Το παράδειγμα των 35 kW αποδίδει 60 περάσματα σωλήνων OD 8 mm που είναι διατεταγμένα σε ένα πλέγμα δύο{4}}επιπέδων εντός αποτυπώματος 1,2 m × 0,8 m.
Η ηλεκτροχημική χημεία χαλκού προσθέτει περιορισμούς θερμοκρασίας τοιχώματος που επηρεάζουν την επιλογή πίεσης ατμού. Το υλικό PTFE εξαλείφει τον κίνδυνο της καταλυτικής πλάκας-. Ο κατάλληλος σχεδιασμός αποστράγγισης συμπυκνωμάτων διασφαλίζει ότι κάθε πέρασμα συμβάλλει πλήρως στη μεταφορά θερμότητας.
Η μηχανική ανάλυση για το μέγεθος του εναλλάκτη θερμότητας PTFE γραμμής χωρίς ηλεκτρολύτη χαλκού PCB είναι διαθέσιμη με την υποβολή δεδομένων όγκου λουτρού, θερμοκρασίας λειτουργίας, απαίτησης χρόνου θέρμανσης{0}, διαθέσιμης πίεσης ατμού, διαστάσεων δεξαμενής και τρέχουσας απόδοσης θερμαντήρα.
