The Congested Tank Reality
Οι δεξαμενές διεργασίας στις λειτουργικές εγκαταστάσεις συσσωρεύουν εσωτερικό εξοπλισμό με την πάροδο ετών τροποποιήσεων. Ένας άξονας αναδευτήρα διέρχεται κατακόρυφα μέσα από το κέντρο της δεξαμενής. Τα θερμοπηγάδια αισθητήρων θερμοκρασίας προεξέχουν από τον τοίχο. Τα φρεάτια ακινητοποίησης του αισθητήρα στάθμης καταλαμβάνουν μια γωνία. Οι γραμμές δειγμάτων και οι σωλήνες εμβάπτισης χημικής προσθήκης εισέρχονται από πάνω. Ο εναλλάκτης θερμότητας-συχνά το τελευταίο σημαντικό εσωτερικό εξάρτημα που καθορίζεται-πρέπει να χωράει σε όποιο χώρο απομένει.
Ένας τυπικός εναλλάκτης θερμότητας PTFE με ομοιόμορφα μήκη σωλήνων δεν μπορεί να συμμορφωθεί με αυτόν τον ακανόνιστο διαθέσιμο όγκο. Οι μακροί σωλήνες που θα καταλάμβαναν τις πιο πλεονεκτικές θερμικά θέσεις μπλοκάρονται από εμπόδια. Οι κοντοί σωλήνες που ταιριάζουν στα διαθέσιμα κενά αφήνουν μη θερμαινόμενες νεκρές ζώνες αλλού.
Η κλιμάκωση του προσαρμοσμένου μήκους σωλήνα-μεταβολή του μήκους των μεμονωμένων σωλήνων μέσα στη δέσμη για να ταιριάζει με τον διαθέσιμο ελεύθερο χώρο σε κάθε θέση σωλήνα-μεγιστοποιεί την επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας που μπορεί να εγκατασταθεί σε μια συμφορημένη δεξαμενή. Κάθε σωλήνας είναι όσο το επιτρέπει η συγκεκριμένη θέση του, γεμίζοντας τον διαθέσιμο όγκο με θερμαντική επιφάνεια μέχρι τα όρια απόστασης απόφραξης.
Η Διαδικασία Χαρτογράφησης Αποφράξεων
Πριν από το σχεδιασμό της δέσμης κλιμακωτών σωλήνων, δημιουργείται ένας λεπτομερής χωρικός χάρτης όλων των εσωτερικών στοιχείων της δεξαμενής. Ο χάρτης ορίζει ζώνες αποκλεισμού γύρω από κάθε εμπόδιο-τον φυσικό όγκο στον οποίο δεν πρέπει να εισέρχονται οι σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας. Οι ζώνες αποκλεισμού περιλαμβάνουν το ίδιο το εμπόδιο συν ένα περιθώριο απόστασης για τη θερμική διαστολή, τους κραδασμούς και την ανοχή εγκατάστασης.
Το περιθώριο διάκενου για κινούμενα εμπόδια (άξονας αναδευτήρα, πτερωτή) περιλαμβάνει όλο το εύρος κίνησης συν ένα περιθώριο εκτροπής του άξονα υπό φορτίο. Το περιθώριο απόστασης για σταθερά εμπόδια (θερμοπηγάδια, διαφράγματα) είναι συνήθως 25-50 mm.
Ο όγκος που απομένει-το εσωτερικό της δεξαμενής μείον όλες τις ζώνες αποκλεισμού-είναι ο διαθέσιμος φάκελος για τον εναλλάκτη θερμότητας. Μέσα σε αυτό το περίβλημα, σε κάθε σωλήνα εκχωρείται ένα μήκος που μεγιστοποιεί την επιφάνεια μεταφοράς θερμότητάς του, τηρώντας ταυτόχρονα όλα τα όρια της ζώνης αποκλεισμού. Οι σωλήνες που περνούν κοντά στον άξονα του αναδευτήρα είναι πιο κοντοί. Οι σωλήνες σε ανεμπόδιστες ζώνες είναι μακρύτεροι.
Πίνακας 1: Παράμετροι κλιμάκωσης μήκους σωλήνα για συμπιεσμένη δεξαμενή (διάμετρος 3 m, βάθος 2,5 m, κεντρικός αναδευτήρας)
| Θέση σωλήνα | Εγγύτητα απόφραξης | Μέγιστο επιτρεπόμενο μήκος (mm) | Πραγματικό καθορισμένο μήκος (mm) | Επιφάνεια έναντι Ομοιόμορφου Σχεδιασμού (%) |
|---|---|---|---|---|
| Σειρά 1, Σωλήνες 1-5 (κοντά στον τοίχο) | Χωρίς εμπόδια | 2,400 | 2,350 | +18% (μεγαλύτερο από το ενιαίο ελάχιστο) |
| Σειρά 2, Σωλήνες 6-10 | Θερμοκυψέλη αισθητήρα στο Tube 8 | 2,400 (Σωληνάρια 6,7,9,10); 1.800 (Tube 8) | 2,350; 1,750 | Διαφέρει ανάλογα με τη θέση |
| Σειρά 3, Σωλήνες 11-15 | Ζώνη άξονα αναδευτήρα | 1,200-1,600 | 1,150-1,550 | +40% (μικρότερο από το ομοιόμορφο, αλλά μεγαλύτερο από ό,τι θα επέτρεπε η εξαίρεση αν είναι ομοιόμορφη) |
| Σειρά 4, Σωλήνες 16-20 (απέναντι τοίχου) | Χωρίς εμπόδια | 2,400 | 2,350 | +18% |
| Ολική επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας | – | – | – | +12% περισσότερη επιφάνεια από ομοιόμορφο-μήκος σχεδίασης που ταιριάζει στην ίδια δεξαμενή |
Το όφελος θερμικής απόδοσης
Μια δέσμη ομοιόμορφου μήκους-που έχει σχεδιαστεί για να ταιριάζει στην πιο περιορισμένη θέση-τους σωλήνες κοντά στον άξονα του αναδευτήρα-θα έχει όλους τους σωλήνες κομμένους στο μικρότερο απαιτούμενο μήκος. Αυτό θα άφηνε ουσιαστικό αχρησιμοποίητο όγκο στις ανεμπόδιστες ζώνες. Η συνολική επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας θα ήταν σημαντικά μικρότερη από την κλιμακωτή σχεδίαση.
Ο κλιμακωτός σχεδιασμός ανακτά αυτή τη χαμένη επιφάνεια επιτρέποντας σε κάθε σωλήνα να εκτείνεται όσο το επιτρέπει η συγκεκριμένη θέση του. Η πρόσθετη επιφάνεια βελτιώνει άμεσα την ικανότητα θέρμανσης ή μειώνει την απαιτούμενη πίεση ατμού, παρέχοντας πλεονέκτημα θερμικής απόδοσης χωρίς να αυξάνει το αποτύπωμα του εναλλάκτη.
Τα κλιμακωτά μήκη σωλήνων κατανέμουν επίσης τη θερμότητα πιο αποτελεσματικά σε όλη τη δεξαμενή. Οι μεγαλύτεροι σωλήνες στις ανεμπόδιστες εξωτερικές ζώνες αντισταθμίζουν το μειωμένο μήκος σωλήνα κοντά στον κεντρικό αναδευτήρα, διατηρώντας μια πιο ομοιόμορφη κατανομή εισόδου θερμότητας από έναν ομοιόμορφο σχεδιασμό κοντού-σωλήνων.
Απαιτήσεις Κατασκευής και Συναρμολόγησης
Μια δέσμη σωλήνων με κλιμακωτό-μήκος απαιτεί κάθε σωλήνα να κόβεται στο συγκεκριμένο μήκος και να αναγνωρίζεται από τη θέση στη δέσμη. Ένας χάρτης σωλήνων-ένα σχέδιο που δείχνει κάθε θέση σωλήνα με το εκχωρημένο μήκος του-καθοδηγεί την κατασκευή και τη συναρμολόγηση. Κάθε σωλήνας επισημαίνεται με το αναγνωριστικό θέσης του χρησιμοποιώντας μια μέθοδο μόνιμης σήμανσης συμβατή με τη χημεία της διαδικασίας.
Κατά τη συναρμολόγηση, οι σωλήνες με ετικέτα εισάγονται στις πλάκες στήριξης στις καθορισμένες θέσεις τους. Οι κεφαλές έχουν σχεδιαστεί για να χωρούν τα μεταβλητά μήκη σωλήνων, με τις συνδέσεις σωλήνων τοποθετημένες ώστε να ταιριάζουν με τα τελικά σημεία κάθε σωλήνα. Τα κλιμακωτά μήκη δεν περιπλέκουν τη σχεδίαση της κεφαλίδας. Τα τυπικά εξαρτήματα συμπίεσης δέχονται οποιοδήποτε μήκος σωλήνα.
Περίληψη
Η κλιμάκωση προσαρμοσμένου μήκους σωλήνα μεγιστοποιεί την επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας σε δεξαμενές με πολύπλοκα εσωτερικά εμπόδια, μεταβάλλοντας τα μεμονωμένα μήκη σωλήνων για να ταιριάζει με τον διαθέσιμο ελεύθερο χώρο σε κάθε θέση. Η κλιμακωτή σχεδίαση ανακτά την επιφάνεια που θα θυσίαζε μια σχεδίαση ομοιόμορφου-μήκους, βελτιώνοντας συνήθως τη συνολική επιφάνεια κατά 10-20% σε δεξαμενές με μέτρια συμφόρηση.
Λεπτομερής χαρτογράφηση απόφραξης με κατάλληλα περιθώρια απόστασης καθορίζει το διαθέσιμο φάκελο. Ένας χάρτης σωλήνων καθοδηγεί την κατασκευή και τη συναρμολόγηση, με κάθε σωλήνα να κόβεται στη θέση του-το συγκεκριμένο μήκος και να προσδιορίζεται για σωστή τοποθέτηση.
Η τεχνική υποστήριξη για το σχεδιασμό του εναλλάκτη θερμότητας PTFE με κλιμακωτό-μήκο είναι διαθέσιμη με την υποβολή σχεδίων εσωτερικής διάταξης δεξαμενής, διαστάσεων και θέσεων απόφραξης, απαιτήσεων απόστασης και προδιαγραφών λειτουργίας θέρμανσης.
