Геометрия глубокого резервуара, определяющая индивидуальную компоновку
Резервуар с твердым хромированием имеет размеры 1,2 м в длину, 0,8 м в ширину и 3,0 м в глубину. Заготовки подвешиваются на скребке и перемещаются вертикально через резервуар. Доступное пространство для теплообменника — это объем вдоль одной боковой стены шириной примерно 0,3 м, длиной 1,2 м и глубиной 2,5 м.
Стандартный горизонтальный пучок требует площади 1,2 м на 0,5 м, что не помещается в пространство шириной 0,3 м. Стандартный вертикальный пучок площадью 0,3 х 1,2 м и высотой 2,5 м подходит для этого помещения, но площадь поверхности, которую можно установить в этом объеме, может оказаться недостаточной для тепловой нагрузки.
Площадь поверхности, необходимая для глубокого резервуара
Для бака с твердым хромированием при 55 градусах с тепловой нагрузкой 25 кВт и тепловым потоком 1,5 Вт/см² необходимая площадь поверхности составляет 16,7 м².
Площадь поверхности, которую можно установить в доступном объеме, зависит от диаметра труб и расстояния между трубками. Для трубки с внешним диаметром 6,35 мм и расстоянием между трубами 12 мм площадь поверхности единицы объема составляет примерно 130 м²/м³. Для объема 0,3 м × 1,2 м × 2,5 м=0.9 м³ площадь поверхности составляет примерно 117 м². Это намного больше, чем требуемая площадь поверхности, а значит, объем достаточный.
Проблема заключается не в площади поверхности, а в расположении трубок внутри объема. Трубы должны быть расположены так, чтобы обеспечить необходимую площадь поверхности, чтобы обеспечить протекание технологической жидкости через пакет, а также обеспечить возможность установки и снятия пакета.
Комплект U-Tube
Комплект U-tube — это первая нестандартная комплектация. Трубки изогнуты в форме U-, и оба конца соединены с одной трубной решеткой в верхней части пучка. U-изгиб позволяет трубам свободно расширяться и сжиматься, не создавая нагрузки на трубную решетку.
В глубоком резервуаре U-пучок труб монтируется вертикально трубной решеткой вверх. Трубки свисают в резервуар и возвращаются в трубную решетку. Пучок имеет площадь основания 0,3 х 1,2 м и высоту 2,5 м. Количество трубок для трубки диаметром 6,35 мм с расстоянием между ними 12 мм составляет примерно 800 трубок, что дает площадь поверхности примерно 16,7 м² при длине трубки 2,0 м на каждую опору.
Пакет U-трубок компактен и обеспечивает большую площадь поверхности. U-изгиб компенсирует тепловое расширение. Пучок можно извлечь из резервуара, подняв трубную решетку.
Змеиный комплект
Змеевидный пучок — вторая нестандартная композиция. Трубки расположены змеевидным узором, который вьется взад и вперед поперек пучка. Змеевидный рисунок обеспечивает более длинный путь потока и более высокий коэффициент теплопередачи.
Для глубокого резервуара змеевиковый пучок монтируется вертикально, при этом трубы наматываются вперед и назад по длине пучка 1,2 м. Пучок имеет площадь основания 0,3 х 1,2 м и высоту 2,5 м. Количество трубок для трубки диаметром 6,35 мм с расстоянием между ними 12 мм составляет примерно 800 трубок, а змеевидная форма обеспечивает длину трубы примерно 2,0 м за проход.
Змеевидный пучок обеспечивает более высокий коэффициент теплопередачи, чем пучок труб U-, поскольку путь потока длиннее и направление потока меняется чаще. Пучок сложнее в изготовлении и чистке.
Спиральная катушка
Спиральная катушка — третья нестандартная конструкция. Трубки свернуты в спираль, которая закручивается вокруг центрального сердечника. Спиральный змеевик обеспечивает большую площадь поверхности на единицу объема и хорошее распределение потока.
В глубоком резервуаре спиральная катушка устанавливается вертикально, так чтобы ось спирали располагалась вдоль глубины резервуара. Катушка имеет диаметр 0,3 м и высоту 2,5 м. Длина трубки диаметром 6,35 мм с шагом 12 мм составляет примерно 300 м, что дает площадь поверхности примерно 6 м². Спиральная катушка обеспечивает меньшую площадь поверхности, чем U-трубка или змеевиковые пучки при том же объеме.
Спиральная катушка компактна и обеспечивает хорошее распределение потока. Змеевик сложнее изготовить и очистить, чем пучок U-трубок.
Расположение лестницы
Лестничное расположение — четвертое индивидуальное расположение. Трубы расположены в виде ряда горизонтальных ступеней, соединенных вертикальными коллекторами. Лестничное расположение обеспечивает большую площадь поверхности и хорошее распределение потока.
Для глубокого резервуара лестница устанавливается вертикально, причем перекладины располагаются по глубине резервуара. Пучок имеет площадь основания 0,3 х 1,2 м и высоту 2,5 м. Количество трубок для трубы диаметром 6,35 мм с расстоянием между ними 12 мм составляет примерно 800 трубок, а лестничная схема обеспечивает длину трубы примерно 2,0 м на перекладину.
Лестничное расположение обеспечивает большую площадь поверхности и хорошее распределение потока. Эту конструкцию легче чистить, чем змеевик, поскольку перекладины прямые и доступны.
Разделенный вертикальный пакет
Разделенный вертикальный пучок — пятая нестандартная компоновка. Пучок разделен на две или более секции, которые монтируются рядом. Каждая секция имеет свою трубную решетку и свои соединения.
Для глубокого резервуара монтируется разрезной вертикальный пучок из двух секций, каждая площадью 0,15 м на 1,2 м и высотой 2,5 м. Разъемное расположение позволяет устанавливать и снимать пучок по частям, что снижает подъемный вес и сложность установки.
Разделенный вертикальный пучок обеспечивает ту же площадь поверхности, что и одиночный пучок, но обеспечивает большую гибкость при установке и обслуживании. Раздельное расположение требует большего количества соединений и больше места для разъемов.
Сравнение индивидуальных механизмов
В следующей таблице приведены эксплуатационные и стоимостные характеристики нестандартных трубок для резервуара с глубоким металлизацией.
| Договоренность | Площадь поверхности | Коэффициент теплопередачи | Падение давления | Очищаемость | Сложность установки | Относительная стоимость |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Комплект U-трубок | 16.7 m² | 350 W/m²·K | Умеренный | Хороший | Умеренный | 100% |
| Змеиный пучок | 16.7 m² | 400 W/m²·K | Высокий | Трудный | Высокий | 120% |
| Спиральная катушка | 6.0 m² | 380 W/m²·K | Умеренный | Трудный | Высокий | 110% |
| Расположение лестницы | 16.7 m² | 360 W/m²·K | Умеренный | Хороший | Умеренный | 105% |
| Разделенный вертикальный пучок | 16.7 m² | 350 W/m²·K | Умеренный | Хороший | Низкий | 115% |
Значения площади поверхности указаны для пучка площадью 0,3 х 1,2 м и высотой 2,5 м. Значения коэффициента теплопередачи указаны для скорости технологической жидкости 0,5 м/с. Относительная стоимость представляет собой отношение капитальных затрат к стоимости пучка U-труб.
Контрольный список спецификаций
В следующей таблице приведены технические характеристики специального теплообменника из ПТФЭ для резервуара с глубоким покрытием.
| Параметр | Спецификация | Основа |
|---|---|---|
| Размеры резервуара | 1.2 m × 0.8 m × 3.0 m | Геометрия бака |
| Доступное пространство | 0.3 m × 1.2 m × 2.5 m | Пространство боковой стены |
| Тепловая нагрузка | 25 кВт | Требование к процессу |
| Площадь поверхности | 16.7 m² | Тепловая нагрузка, деленная на тепловой поток |
| Тепловой поток | 1,5 Вт/см² | Контроль температуры |
| Внешний диаметр трубки | 6,35 мм | Плотность поверхности |
| Толщина стенки трубы | 0,5 мм | Тепловые характеристики |
| Материал трубки | ПТФЭ | Химическая совместимость |
| Расстояние между трубами | 12 мм | Проникновение потока |
| Договоренность | Комплект U-трубок | Площадь поверхности и возможность очистки |
| Размер пакета | 0.3 m × 1.2 m | Доступное пространство |
| Высота пачки | 2.5 m | Доступная глубина |
| Место подключения | Верхняя часть комплекта | Установка и обслуживание |
| Тип подключения | фланцевый | Размещение на термальном велосипеде |
| Тип поддержки | Верхнее-крепление | Установка и снятие |
| Датчик температуры | Выход | Мониторинг производительности |
| Датчик падения давления | Через теплообменник | Мониторинг загрязнения |
Смета стоимости
Стоимость индивидуального теплообменника из ПТФЭ для резервуара с глубоким покрытием зависит от площади поверхности, материала труб и компоновки. Для пучка труб U- площадью 16,7 м² с трубками из ПТФЭ и фланцевыми соединениями капитальные затраты составляют примерно 45 000–55 000 долларов США.
Ежегодная стоимость обслуживания составляет примерно 3000–4500 долларов США, включая очистку, замену прокладки и калибровку датчика. Ожидаемый срок службы составит 8–12 лет при правильном обслуживании.
Соответствие индивидуальной компоновки требованиям к глубоким резервуарам
Нестандартное расположение трубок для теплообменника из ПТФЭ в резервуаре с глубокой металлизацией следует выбирать с учетом доступного пространства, требуемой площади поверхности и требований к возможности очистки. Пакет U-трубок и лестничная конструкция обеспечивают наилучшее сочетание площади поверхности, возможности очистки и стоимости для большинства случаев применения в глубоких резервуарах.
Расположение должно быть указано в закупочной документации и проверено при установке. Конфигурация по умолчанию, предоставленная производителем, может представлять собой горизонтальный пучок, который не подходит для глубокого резервуара, и полученная модификация может потребовать значительных затрат и времени простоя.
Для предприятий по производству резервуаров с глубоким покрытием, рассматривающих варианты теплообменников из ПТФЭ, индивидуальная компоновка должна основываться на фактической геометрии резервуара и фактических технологических требованиях. Обследование объекта, в ходе которого документируются размеры резервуара и доступное пространство, предоставляет информацию, необходимую для определения расположения.
Инженеры по оборудованию и специалисты по закупкам, оценивающие характеристики теплообменника из ПТФЭ для резервуаров с глубокой обшивкой или для других задач,-ограниченных по пространству, могут запросить проверку конструкции, включающую размеры резервуара, доступное пространство, тепловую нагрузку, площадь поверхности, геометрию труб, расстояние между трубками, расположение и расположение соединений, чтобы подтвердить, что устройство соответствует фактической геометрии резервуара и технологическим требованиям предприятия.
