Η απαίτηση αποχέτευσης
Ένα οριζόντιο πλέγμα εναλλάκτη θερμότητας PTFE βασίζεται στη βαρύτητα για την αποστράγγιση του συμπυκνώματος από τους σωλήνες στην κεφαλή συμπυκνώματος και από την κεφαλή στην παγίδα ατμού. Εάν η κλίση είναι ανεπαρκής, κάντε δεξαμενές συμπυκνώματος στους σωλήνες και την κεφαλή. Το συγκεντρωμένο συμπύκνωμα μειώνει την αποτελεσματική επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας, προκαλεί σφύρα νερού όταν οι φυσαλίδες ατμού καταρρέουν στο υπόψυκτο υγρό και δημιουργεί ένα διαβρωτικό περιβάλλον στα μεταλλικά συστήματα. Στα συστήματα PTFE, το πρόβλημα διάβρωσης απουσιάζει, αλλά η απώλεια μεταφοράς θερμότητας και το σφυρί νερού παραμένουν.
Η ελάχιστη κλίση για την αποστράγγιση του συμπυκνώματος καθορίζεται από την ανάγκη να ξεπεραστούν οι δυνάμεις επιφανειακής τάσης που συγκρατούν τα σταγονίδια συμπυκνώματος στο τοίχωμα του σωλήνα και την αντίσταση τριβής στη ροή στην κεφαλή.
Ο Προσδιορισμός Κλίσης
Το συμπύκνωμα σε έναν κεκλιμένο σωλήνα ρέει ως στρωματοποιημένο στρώμα-υγρό στον πυθμένα, ατμός πάνω. Η κινητήρια δύναμη για τη ροή είναι η συνιστώσα της βαρύτητας κατά μήκος της κλίσης: F=m × g × sin(θ), όπου m είναι η μάζα του συμπυκνώματος, g είναι η βαρύτητα και θ είναι η γωνία κλίσης. Αυτή η δύναμη πρέπει να υπερνικήσει τη διατμητική τάση του τοιχώματος όπου το συμπύκνωμα έρχεται σε επαφή με το τοίχωμα του σωλήνα.
Για τους σωλήνες PTFE, η χαμηλή επιφανειακή ενέργεια δίνει ένα πλεονέκτημα. Τα σταγονίδια νερού στο PTFE έχουν υψηλή γωνία επαφής (περίπου 108 μοίρες). Κτυπούν αντί να βρέχουν την επιφάνεια. Οι χάντρες κυλούν πιο εύκολα από μια συνεχόμενη μεμβράνη. Η κλίση που απαιτείται για την έναρξη της κίνησης των σταγονιδίων στο PTFE είναι μικρότερη από ό,τι σε μια διαβρέξιμη μεταλλική επιφάνεια.
Τα πειραματικά δεδομένα και η εμπειρία πεδίου δείχνουν ότι μια κλίση 1:100 (1 cm ανά μέτρο, περίπου 0,57 μοίρες) είναι επαρκής για αξιόπιστη αποστράγγιση συμπυκνωμάτων σε σωλήνες PTFE. Μια κλίση 1:50 (2 cm ανά μέτρο, περίπου 1,15 μοίρες) παρέχει ένα περιθώριο για ανοχές κατασκευής και παραμόρφωση πλαισίου υπό φορτίο.
| Παράμετρος αποστράγγισης | Μεταλλικός σωλήνας | Σωλήνας PTFE |
|---|---|---|
| Ελάχιστη κλίση για κίνηση σταγονιδίων | 1:50 (1,15 βαθμός) | 1:200 (0,29 μοίρες) |
| Συνιστώμενη ελάχιστη κλίση (σχέδιο) | 1:50 | 1:100 (0,57 μοίρες) |
| Προτεινόμενη κλίση με περιθώριο | 1:30 | 1:50 (1,15 βαθμός) |
| Γωνία επαφής του νερού στην επιφάνεια | 30-60 βαθμοί (υδρόφιλο οξείδιο) | 108 μοίρες (υδρόφοβο) |
| Μηχανισμός αποστράγγισης | Ροή φιλμ | Ροή σταγονιδίων/σφαιριδίων |
The Header Slope
Η κεφαλή συμπυκνώματος συλλέγει το συμπύκνωμα από πολλούς σωλήνες και το παραδίδει στη σύνδεση παγίδας ατμού. Η κλίση της κεφαλής πρέπει να δέχεται τη συσσωρευμένη ροή από όλους τους συνδεδεμένους σωλήνες. Η διάμετρος της κεφαλής είναι μεγαλύτερη από τους μεμονωμένους σωλήνες και ο ρυθμός ροής του συμπυκνώματος είναι το άθροισμα όλων των συνεισφορών του σωλήνα.
Για ένα header που εξυπηρετεί 20 σωλήνες, το καθένα από τα οποία παράγει 0,5 kg/h συμπύκνωμα, η συνολική ροή είναι 10 kg/h-περίπου 10 λίτρα ανά ώρα ζεστού νερού. Αυτή είναι μια μικρή ροή για κεφαλίδα διαμέτρου 40-50 mm. Το κύριο μέλημα αποστράγγισης δεν είναι η ικανότητα ροής αλλά η πλήρης εκκένωση της κεφαλής για να αποτραπεί τυχόν στάσιμο νερό.
Η κεφαλίδα πρέπει να έχει συνεχώς κλίση προς τα κάτω προς τη σύνδεση της παγίδας ατμού τουλάχιστον 1:100. Η σύνδεση παγίδας πρέπει να βρίσκεται στο χαμηλότερο σημείο της κεφαλίδας. Κανένα μέρος της κεφαλίδας δεν πρέπει να είναι χαμηλότερο από τη σύνδεση παγίδας-χωρίς χαλάρωση, χωρίς τσέπες.
Η επαλήθευση εγκατάστασης
Κατά την εγκατάσταση, η κλίση της δέσμης σωλήνων και της κεφαλής συμπυκνώματος θα πρέπει να επαληθεύονται με αλφάδι ή στάθμη λέιζερ. Η καθορισμένη κλίση-1:50 ή 1:100-είναι αρκετά μικρή ώστε να μην γίνεται αντιληπτή στο μάτι. Η στήριξη στην οπτική κρίση οδηγεί σε επίπεδες εγκαταστάσεις που δεν αποστραγγίζουν.
Μετά την εγκατάσταση, μπορεί να πραγματοποιηθεί δοκιμή αποστράγγισης εισάγοντας νερό στην είσοδο ατμού και επαληθεύοντας ότι αποστραγγίζεται εντελώς από την έξοδο συμπυκνώματος χωρίς να λιμνάζει. Τυχόν υπολειπόμενο νερό υποδηλώνει χαμηλό σημείο που πρέπει να διορθωθεί ρυθμίζοντας τα στηρίγματα πλαισίου.
Περίληψη
Η κλίση της κεφαλής συμπυκνώματος 1:100 (0,57 μοίρες) είναι η ελάχιστη συνιστώμενη για οριζόντια πλέγματα εναλλάκτη θερμότητας PTFE, με 1:50 (1,15 μοίρες ) να παρέχει ένα περιθώριο για τις κατασκευαστικές ανοχές. Η υδρόφοβη επιφάνεια του PTFE επιτρέπει αξιόπιστη αποστράγγιση σταγονιδίων σε μικρότερες πλαγιές από τους μεταλλικούς σωλήνες. Η κλίση πρέπει να επαληθευτεί κατά την εγκατάσταση με ένα επίπεδο-που είναι πολύ μικρό για να κριθεί οπτικά. Μια δοκιμή αποστράγγισης μετά την εγκατάσταση{10}}επιβεβαιώνει την πλήρη αφαίρεση του συμπυκνώματος.
Η τεχνική υποστήριξη για το σχεδιασμό αποστράγγισης εναλλάκτη θερμότητας PTFE είναι διαθέσιμη με την υποβολή των διαστάσεων της δέσμης σωλήνων, του αριθμού των σωλήνων, της πίεσης ατμού και του φορτίου συμπυκνώματος.
