Дыхательный резервуар
Большие атмосферные резервуары для хранения не являются жесткими конструкциями. При заполнении жидкостью гидростатическое давление выталкивает стенки резервуара наружу. Резервуар диаметром 20-метров, наполненный водой на высоту 10 метров, расширяется в радиальном направлении на 8-15 мм в нижней части корпуса. При опорожнении стенки сжимаются. Это движение происходит при каждом цикле наполнения-опорожнения.
Теплообменник, жестко установленный между дном и стенкой резервуара, воспринимает это движение как вынужденное перемещение. Пол и стена движутся относительно друг друга. Любая жесткая связь между ними циклически напрягается. Напряжение накапливает усталостные повреждения в соединениях, что в конечном итоге приводит к протечкам в местах соединения труб-с-коллектором или к разрушению конструкции опорной рамы.
Теплообменники из ПТФЭ могут быть спроектированы с гибкими монтажными системами, которые обеспечивают вентиляцию резервуара без передачи смещения на пучок труб или соединения. Гибкость самого материала ПТФЭ в сочетании с правильно спроектированной системой поддержки поглощает движение.
Гибкая конструкция крепления
Опорная рама теплообменника из ПТФЭ крепится только в одной точке-один фиксированный анкер рядом с центром резервуара. Благодаря этому якорю рама может расширяться и сжиматься во всех направлениях. Рама не прикреплена к стенке резервуара. Соединения трубопроводов пара и конденсата на стенке резервуара выполняются с помощью гибких секций шлангов из ПТФЭ, которые поглощают относительное перемещение между фиксированным отверстием резервуара и теплообменником.
Поскольку стенка резервуара расширяется во время наполнения, теплообменник, закрепленный в центре, не перемещается вместе со стенкой. Зазор между рамой теплообменника и стеной немного увеличивается. Гибкие шланговые соединения в месте проникновения в стену изгибаются, чтобы компенсировать это движение, не нагружая соединительные фитинги.
Сами трубки из ПТФЭ обладают высокой гибкостью и низким модулем упругости. Любое остаточное движение, достигающее пучка труб, поглощается упругим изгибом труб, который может компенсировать отклонения в несколько миллиметров, не превышая предела усталости.
| Параметр движения танка | Жестко установленный металлический теплообменник | Гибкий теплообменник из ПТФЭ |
|---|---|---|
| Способ крепления | Крепится болтами к полу и стене | Одиночный центральный якорь; бесплатно в другом месте |
| Напряжение в трубе от смещения стенки на 10 мм. | Высокая (жесткая конструкция передает смещение) | Незначительно (гибкое крепление поглощает движение) |
| Риск усталости соединения | Высокий (циклическое перемещение при пробитии танка) | Низкая (гибкие секции шланга поглощают движение) |
| Срок службы менее 500 циклов наполнения-пустоты | 3-7 лет (ограничено усталостью) | 15+ лет |
Вклад в гибкость материалов из ПТФЭ
Модуль упругости ПТФЭ составляет примерно 0,5 ГПа-примерно в 400 раз ниже, чем у стали. Эта присущая им гибкость позволяет трубкам и рамам из ПТФЭ сгибаться и поглощать смещение, а не передавать его в виде напряжения. Трубка из ПТФЭ может прогибаться на несколько миллиметров под нагрузкой и возвращаться к исходной форме без повреждений.
Тепловое расширение ПТФЭ-приблизительно 120 × 10⁻⁶/градус -выше по сравнению с металлами. Конструкция теплообменника должна учитывать это расширение. Тот же гибкий монтаж, который компенсирует перемещение стенок резервуара, также учитывает собственное тепловое расширение теплообменника. Эти два движения являются аддитивными, но управляются одними и теми же гибкими элементами.
Гибкость трубопроводного соединения
Трубопроводы подачи пара и возврата конденсата проходят через стенку резервуара у неподвижного патрубка. Коллекторы теплообменника внутри резервуара перемещаются относительно этого патрубка, когда резервуар дышит и теплообменник термически расширяется. Жесткое трубное соединение между соплом и коллектором будет подвергаться нагрузке из-за этого движения.
Гибкие шланги из нержавеющей стали с футеровкой из ПТФЭ- или сильфонные секции из ПТФЭ соединяют патрубок бака с коллекторами теплообменника. Гибкие секции достаточно длинные, чтобы обеспечить полный диапазон относительных перемещений, не превышая при этом минимальный радиус изгиба шланга. Соединения доступны снаружи резервуара для проверки и замены.
Краткое содержание
Теплообменники из ПТФЭ компенсируют движение стенок резервуара во время наполнения благодаря гибкой конструкции крепления с одним центральным анкером и гибкими шланговыми соединениями в месте проникновения в стену. Присущая ПТФЭ гибкость поглощает остаточное смещение без усталостных повреждений. Конструкция исключает циклические нагрузки, вызывающие нарушение соединения в жестко смонтированных теплообменниках. Срок службы увеличивается с 3-7 лет до 15+ лет в резервуарах с частыми циклами наполнения-опорожнения.
Инженерная поддержка для проектирования теплообменника из ПТФЭ в больших атмосферных резервуарах доступна после предоставления размеров резервуара, частоты заполнения-пустого цикла, измерений или расчетов смещения стенок, а также текущей конфигурации монтажа теплообменника.
