A vegyi üzemnek hűtőkapacitást kell bővítenie egy meglévő edényhez, de a rendelkezésre álló hely egy rögzített, rövid és széles hengeres héj. Hagyományos hosszú-csöves PTFE hőcserélő köteg nem helyezhető el. A hőterhelést ezért egy korlátozott geometriába kell tömöríteni, hasonlóan ahhoz, mintha egy nagy motort egy kompakt alvázba illesztenének anélkül, hogy megváltoztatnák a külső burkot.
Csőhossz-korlátozások az utólag beépíthető PTFE hőcserélő tervezésében
Az acsőhosszúság PTFE hőcserélő meglévő tartály utólagos felszerelése, az alapvető tervezési megkötés inkább geometriai, mint termikus. A rendelkezésre álló tartály meghatároz egy maximális csőhosszt, amelyet nem lehet túllépni, ami közvetlenül korlátozza a csövenkénti hőátadási területet.
Mivel a teljes hőterhelés arányos a hőátadó területtel, és a terület a következők függvénye:
A cső külső felülete
Cső hossza
A csövek száma
a csőhossz csökkenését a csövek számának növekedésével kell kompenzálni.
Csövek számának és héjátmérőjének növelése-Ki
Ha a cső hossza korlátozott, a hőteljesítmény a kötegben lévő csövek számának növelésével fenntartható. Ez a tervezési megközelítés természetes következményhez vezet: a héj átmérőjének növekednie kell, hogy alkalmazkodjon a nagyobb csősűrűséghez.
Az így kapott konfigurációt a következők jellemzik:
Rövidebb csőhossz
Nagyobb héjátmérő
Nagyobb csövek száma köteg keresztmetszetén-
A kialakítás guggolva lefelé és ömlesztve emelkedik, így az axiális hosszt radiális tömítési sűrűséggel cseréli.
Bár a nagyobb héjátmérő megnöveli az anyagköltséget, ezt gyakran ellensúlyozza a következőkkel kapcsolatos sokkal magasabb költségek:
Hajó módosítás
A hőcserélő külső áthelyezése
Csővezeték-újravezetés folyamata
Utólagos beszerelés esetén a hőcserélő újratervezése jellemzően a leggazdaságosabb út.
Áramlásoptimalizálás több csőjárattal
A rövidebb csövek csökkentik a cső{0}}oldali nyomásesését menetenként. Ez rugalmasságot biztosít a tervezésben a csőátmenetek számának növeléséhez, általában 1-2-ről 4-re vagy többre.
A bérletek számának növelése segít fenntartani:
Megfelelő cső{0}}oldali sebesség
Javított turbulencia és hőátadási tényező
Csökkentett a lamináris áramlás leromlásának kockázata
Azonban a pass particionálást gondosan ki kell egyensúlyozni a túlzott rossz elosztás elkerülése érdekében.
U-A Tube Bundle mint téroptimalizálási stratégia
Az AU-csőkonfiguráció további megoldást kínál a korlátozott helyű-telepítésekhez. Ebben az elrendezésben minden cső vissza van hajlítva önmagára, így mindkét vége egyetlen csőlapba rögzíthető.
Az előnyök közé tartozik:
Megnövelt hőátadási felület csökkentett axiális hosszon belül
Hőtágulás befogadása további tágulási hézagok nélkül
A szükséges héjhossz csökkenése ugyanazon feladathoz
Acsőhosszúság PTFE hőcserélő meglévő tartály utólagos felszerelése, Az U-cső kialakítása jelentősen növelheti a hatékony hőátadási területet korlátozott lábnyomon belül.
Ugyanakkor figyelembe kell venni a mechanikai korlátozásokat:
A minimális hajlítási sugarat be kell tartani a PTFE deformációjának vagy meghajlásának elkerülése érdekében
A csőfeszültségnek a megengedett határokon belül kell maradnia hőciklus esetén
A gyártási tűréseknek biztosítaniuk kell az egyenletes áramláseloszlást az U-cső mindkét lábánál
Telepítési és karbantartási korlátok
Még akkor is, ha a hőteljesítményt elérjük, a mechanikai hozzáférhetőség továbbra is meghatározó tényező marad. A megnövelt héjátmérőnek továbbra is meg kell felelnie:
A hajó manway belépési korlátozásai
Daruemelési és behelyezési kényszerek
Jövőbeni kötegeltávolítási távolsági követelmények
Ezen korlátozások figyelmen kívül hagyása termikusan megfelelő, de mechanikailag használhatatlan kialakítást eredményezhet.
Tervezési egyensúly az utólagos beépítési alkalmazásokban
A PTFE hőcserélő utólagos beszerelésének tervezése eleve több{0}}változós optimalizálási probléma, amely magában foglalja:
Az edény geometriája által meghatározott csőhossz-korlátozások
Szükséges hőátadási kötelezettség
Nyomásesési korlátozások
Mechanikai beépítés megvalósíthatósága
Általában hőtervező szoftvert használnak e korlátozások közötti iterációra, amíg egy megvalósítható konfigurációt nem azonosítanak.
Következtetés
A PTFE hőcserélő csőhosszának kiválasztása egy meglévő tartályon belül klasszikus utólagos hőcsomagolási kihívás. Ha az axiális tér korlátozott, a hőátadási terület megőrződik a csövek számának növelésével, a héj átmérőjének növelésével és opcionálisan az U-cső konfiguráció megvalósításával.
Az eredmény egy rövidebb, kövérebb és néha összehajtott hőcserélő, amely szigorú geometriai határokon belül maximalizálja a hőteljesítményt.
Egy egyedi tervezésű-PTFE hőcserélő szinte bármilyen telepítési környezethez illeszthető, feltéve, hogy a termikus, hidraulikus és mechanikai korlátok egyensúlyban vannak, mint egységes tervezési probléma.
