Problém šikmé podlahy
Nádrže na čištění odpadních vod, zahušťovadla kalu a některé nádrže na pokovování obsahují šikmé podlahy-obvykle 2-5 stupňů od vodorovných pro přímé usazené pevné látky směrem ke sběrné jímce. Tepelný výměník instalovaný nad šikmou podlahou musí kopírovat sklon podlahy, aby byla zachována konzistentní hloubka ponoření a světlost. To znamená, že svazek trubek není vyrovnaný. Vstupní konec páry je umístěn výše než výstupní konec kondenzátu nebo naopak, v závislosti na směru sklonu vzhledem k orientaci sběrače.
Standardní PTFE výměníky tepla předpokládají svazek rovných trubek. Rozvod páry a sběrné potrubí kondenzátu jsou navrženy pro stejnou statickou výšku u všech připojení trubek. Na svahu tento předpoklad selhává. Trubky na spodním konci sběrače mají jiný hnací tlak než trubky na horním konci. Výsledky špatné distribuce toku.
Vlastní konstrukce sběrače kompenzují sklon, zajišťují rovnoměrnou distribuci páry a kompletní odvod kondenzátu z každé trubky bez ohledu na její výšku podél sběrače.
Kompenzace distribuce toku
Ve standardním horizontálním sběrači napájejícím více vertikálních nebo nakloněných trubek se statický tlak mění s nadmořskou výškou. Na spodním konci šikmého sběrače je statická výška páry ve sběrači vyšší, což zvyšuje hnací tlak napříč trubkami na tomto konci. Na horním konci je statická hlava nižší, což snižuje hnací tlak. Trubky na spodním konci přijímají větší proud páry než trubice na horním konci.
Nerovnováha proudění může být kompenzována několika konstrukčními přístupy. Zužující se hlavička-zmenšující se v průřezu-od horní části k dolní části-zvyšuje rychlost a obnovení tlaku na spodní straně, čímž částečně kompenzuje efekt statické hlavy. Případně jednotlivé vstupní otvory trubek o různém průměru-větší na horním konci a menší na spodním konci-vyrovnávají průtokový odpor každé trasy potrubí.
Pro PTFE výměníky je preferován otvorový přístup. Malé vložky s PTFE nebo PVDF clonou jsou namontovány do každého vstupního připojení trubky. Průměry otvorů se vypočítají na základě nadmořské výšky každého připojení trubice a požadovaného průtoku na trubku. Vložky jsou vyměnitelné, pokud se podmínky procesu změní.
Tabulka 1: Vlastní parametry návrhu žlabu pro nádrže se šikmou podlahou (5 stupňů sklon podlahy, délka žlabu 3 m)
| Parametr návrhu | Standardní záhlaví (úroveň) | Vlastní záhlaví (zkosené) | Kompenzační metoda |
|---|---|---|---|
| Výškový rozdíl napříč záhlavím | 0 mm | 262 mm (přes 3 m při 5 stupních) | – |
| Rozdíl statické hlavy | 0 Pa | ~550 Pa (pára při 3 barg) | – |
| Kolísání průtoku bez kompenzace | < 5% | 25-35% | – |
| Variace průtoku s kónickým sběračem | – | < 10% | Průměr hlavičky se zmenšuje o 20 % od horního k dolnímu konci |
| Variace průtoku se vstupními otvory | – | < 5% | 6 velikostí otvorů, přírůstky 0,5 mm |
| Design sběrače kondenzátu | Úroveň; rovnoměrný sklon | Stupňovité nebo šikmé se sběračem páry | Odpovídá výškám výstupu trubek |
| Variace délky trubky | Jednotný | Zvýší se z výšky na nejnižší až o 262 mm | Kompenzuje sklon podlahy |
Konstrukce odvodu kondenzátu
Odvod kondenzátu na svahu představuje další výzvy. Pokud je sběrač kondenzátu paralelní se sběračem páry a také nakloněný, kondenzát z trubek na horním konci musí proudit dolů podél sběrače, aby se dostal k odvaděči kondenzátu na spodním konci. Dvoufázový tok ve sběrači kondenzátu (kondenzát plus záblesková pára) může při strmějším efektivním sklonu docházet k sevření.
Upřednostňovaným přístupem je stupňovitý sběrač kondenzátu: sběrač je vyroben v krátkých horizontálních sekcích, z nichž každá obsluhuje 4-6 trubek, přičemž každá část je odváděna přes spádovou nohu do společného sběrného potrubí kondenzátu níže. Tím je zajištěno, že každá skupina trubek odtéká vodorovně, čímž se zabrání nestabilitě dvoufázového svahu, zatímco sběrné potrubí vede k lapači ve strmějším sklonu.
Kompenzace délky trubky
Trubky na spodním konci svazku musí být delší než trubky na horním konci, aby byla zachována stejná vzdálenost nad šikmou podlahou. Rozdíl délky trubky se vypočítá z úhlu sklonu a délky sběrače. Pro 5stupňový sklon a 3m sběrač je délka trubky na spodním konci přibližně o 262 mm delší než na horním konci.
S výměníkem jsou dodávány na míru{0}}řezané trubky odstupňovaných délek. Každá poloha trubky je označena na hlavičce a na samotné trubce, aby byla zajištěna správná montáž. Odměrné délky trubek zajišťují rovnoměrnou světlost nad dnem nádrže a zabraňují lokalizovanému hromadění kalu pod výměníkem.
Shrnutí
Vlastní konstrukce sběrače je nezbytná pro výměníky tepla z PTFE instalované nad šikmými podlahami nádrže, aby se kompenzovaly změny statické výšky podél sběrače, které způsobují nesprávnou distribuci proudění. Kuželové sběrače nebo individuálně dimenzované vstupní otvory vyrovnávají průtok. Stupňovité sběrače kondenzátu zajišťují úplné odvodnění bez dvou{2}}zablokování. Odstupňované délky trubek udržují rovnoměrnou světlost podlahy.
Vlastní konstrukce zajišťuje, že PTFE výměník plní svůj plný výkon vytápění bez zaplavování a studených míst, která by byla důsledkem instalace standardního rovného -zemního provedení na šikmou podlahu.
Technická podpora pro návrh tepelného výměníku PTFE se šikmou podlahou{0}}je k dispozici po předložení požadavků na sklon dna nádrže, délku sběrače, tlak páry, počet trubek a tepelný výkon.
