A rövidzár{0}}probléma
A padlón lévő PTFE hőcserélő ráccsal ellátott bevonatos tartály rejtélyes hőmérsékleti mintát mutat. A tekercs közelében lévő fürdő gyorsan eléri az alapértéket. A fürdő a tartály túlsó végén 6 fokkal késik. A növekvő gőznyomás nem zárja be a rést-a közeli-tekercs zóna egyszerűen túlmelegszik, miközben a távoli zóna hideg marad.
A probléma nem az elégtelen hőbevitel. Ez áramlási rossz eloszlás. A fűtött tekercsből felszálló természetes konvekciós áramok olyan keringési mintát hoznak létre, amely rövidre zár{2}}. A meleg oldat felemelkedik a tekercsből, áthalad a felületen, kissé lehűl és leszáll. De ahelyett, hogy egyenletesen ereszkedne le a tartályon, a lehűtött oldat alacsony ellenállású utat talál vissza a tekercshez, teljesen megkerülve a tartály túlsó végét.
A PTFE tekercs ugyanazt az oldatot melegíti többször, miközben a távoli zóna stagnál. Ez a bypass áramlás csökkenti a rendszer effektív fűtési kapacitását, és tartós hőmérsékleti egyenetlenséget hoz létre, amelyet semmilyen gőznyomás nem tud korrigálni.
A bypass áramlási mechanizmus
A bypass áramlás akkor következik be, amikor a keringető oldat megtalálja az előnyben részesített utat, amely a teljes tartálytérfogat bejárása nélkül visszajuttatja a hőforráshoz. Számos tényező hozza létre ezeket a preferált útvonalakat.
Ha a tekercset túl közel helyezik el a tartály falához, keskeny csatornát hoznak létre a tekercs és a fal között. A felszálló meleg oldat ezen a résen keresztül magával ragadja a folyadékot. A folyadék rövidre zár-a hideg zónából, a tartály padlója mentén, fel a falrésen keresztül, majd vissza a felszínre anélkül, hogy keveredne a távoli-zóna térfogatával.
A tartályfenék nem teljes tekercsfedése fűtetlen részeket hagy maga után. Az ezeken a fűtetlen szakaszokon lefelé haladó oldat nem találkozik hőcsóvával, amely felfelé vinné. Az alján marad, és lassan áramlik a tekercs felé a legkisebb ellenállású úton.
Szabálytalan tekercsgeometria-egyes területek sűrű csővezetékekkel, mások ritka-egyenetlen fűtési sűrűséget okoznak. A sűrű területek erősebb hőcsóvákat hoznak létre, és több áramlást vonnak be. A ritka területek kevésbé járulnak hozzá a keringéshez, holt zónákat hozva létre.
1. táblázat: A túlzott bypass áramlás diagnosztikai jelzései PTFE hőcserélő berendezésekben
| Indikátor | Mérési módszer | Normál állapot | Bypass Flow jelzés |
|---|---|---|---|
| Tartós hőmérséklet-különbség a tartály között | Hőelemek több helyen | < 2°C variation | >4 fokos eltérés nem reagál a gőznövekedésre |
| Gyors közeli{0}}tekercshőmérsékletreakció a gőzváltozásra | Válaszidő a gőzszelep beállítására | Egységes reakció a tartályban | A közeli-tekercs 2-3 percen belül válaszol; távoli zóna 15+ percet vesz igénybe |
| Felszíni áramlási minta megfigyelése | Festékinjektálás vagy lebegő nyomkövető | Egyenletes felületi mozgás a távolabbi vég felé | Látható rövidzár{0}}áram, amely visszatér a tekercs közelében |
| Függőleges hőmérsékleti profil a túlsó végén | Hőelem a felületen, közép-mélységben, padlón | < 2°C stratification | >5 fokos rétegződés (meleg felület, hideg padló) |
| A tekercs kondenzátum sebessége és a tartály felmelegedése-számítása | Gőzáramlásmérő vs. számított hőterhelés | Mért egyezések kiszámítva | A mért érték meghaladja a számított értéket (ugyanaz a megoldás újramelegítése) |
A Bypass Frakció számszerűsítése
A megkerülési hányad-a keringő áramlás százalékos aránya, amely a tekercsbe keveredés nélkül visszatér a távoli-zóna térfogatával-, hőmérsékletmérésekből becsülhető meg.
A tekercs hőbevitele a gőzkondenzátum sebességéből ismert. A tartály térfogata és a mért hőmérséklet-emelkedés mértéke adja meg a fűtött effektív tömeget. Ha az effektív tömeg lényegesen kisebb, mint a tartály teljes tömege, a különbség a megkerült térfogat.
Például egy 10 000 literes, 80 kW-os hőteljesítményű tartálynak körülbelül percenként 0,5 fokkal kell emelkednie, ha minden oldatot egyenletesen melegítenek. Ha csak 6000 liter vesz részt hatékonyan a keringésben, akkor az aktív zónában percenként 0,8 fokos hőmérséklet-emelkedés lesz, miközben a stagnáló zóna hideg marad. A 40%-os bypass frakciót a résztvevő mennyiség és a teljes mennyiség arányából számítják ki.
Tervezési korrekciók
A megkerülő áramlás elsődleges korrekciója a zavarás. A tartály fenekétől a tekercs magassága fölé nyúló, a tekercs hosszúságára merőlegesen elhelyezett függőleges terelőlemez arra kényszeríti az oldatot, hogy a teljes tartály hosszát megjárja, mielőtt visszatérne a tekercshez. A terelőlemez megszakítja a rövidzárlatot-.
A meghosszabbított tekercsfedés a tartály fenekén kiküszöböli a fűtetlen holt zónákat. A PTFE rácsnak le kell fednie a tartály alapterületének legalább 70%-át, és az összes faltól 150-200 mm-ig terjednie kell. A peremhézagok elkerülhetetlenek a telepítéshez, de minimálisra kell csökkenteni őket.
Mély tartályok esetén egy második szintű PTFE tekercs a középmélységben{0}} több függőleges szinten is melegít. Ez felbontja az erős termoklint, amely akkor képződhet, amikor az összes hő behatol az alján. A kettős-szintű fűtés két keringtető cellát hoz létre, amelyek hatékonyabban keverednek, mint egyetlen cella.
Az áramláselosztó eszközök -perforált lemezek vagy elosztófejek-beépíthetők a PTFE tekercstartó szerkezetbe. Ezek az eszközök egyenletesen irányítják az áramlást a tekercskötegen keresztül, megakadályozva a preferált csatornákat a nyitott területeken.
Összegzés
A túlzott bypass áramlás a részben bemerített PTFE hőcserélő tekercsekben tartós hőmérsékleti egyenetlenséget okoz azáltal, hogy lehetővé teszi a felmelegített oldat rövidrezárását-vissza a tekercsbe anélkül, hogy a teljes tartálytérfogathoz keveredne. A diagnosztikai mutatók közé tartozik a tartós kereszt-a tartály hőmérséklet-különbségei, amelyek nem reagálnak a gőznyomás-növekedésre, valamint a gyors közeli-tekercshőmérsékletreakció lassú távoli-zónával.
A bypass hányadát hőmérleg számításokból becsüljük meg, összehasonlítva a tényleges hőmérséklet-emelkedést az elméleti egyenletes fűtéssel. A korrekciók közé tartozik a zökkenőmentes-zárlati utak megszakítása, a hosszabb tekercslefedettség a holt zónák kiküszöbölésére, valamint a több-szintű tekercselhelyezés a mélytartályoknál.
A PTFE hőcserélő bypass áramlási korrekciójára vonatkozó műszaki ajánlások a tartály méreteinek, a tekercselrendezésnek, a mért hőmérséklet-eloszlásnak és a gőz aktuális működési adatainak benyújtásával érhetők el.
