Cerința pentru modul dublu-
Un reactor de proces chimic alternează între o fază de încălzire (reacție endotermă la 95 de grade) și o fază de răcire (stingerea rapidă la 25 de grade pentru stabilizarea produsului). Tranziția între faze trebuie să aibă loc în 15 minute pentru a preveni reacțiile secundare. Un singur-schimbător de căldură de serviciu-numai abur sau numai apă de răcire-nu poate realiza acest lucru. Două schimbătoare separate ar înghesui reactorul și ar complica controlul.
Un schimbător de căldură PTFE cu circuite duble-două fascicule de tuburi independente integrate într-un singur cadru suport-rezolvă problema. Un circuit se conectează la alimentarea cu abur pentru încălzire. Celălalt se conectează la sursa de apă răcită pentru răcire. Ambele circuite au aceeași cale de curgere-partea procesului, ocupând același volum al reactorului, dar sunt independente hidraulic pe partea de utilități.
Când este necesară încălzirea, aburul curge prin circuitul A în timp ce circuitul B este izolat. Când este necesară răcirea, apa răcită curge prin circuitul B în timp ce circuitul A este golit și izolat. Tranziția implică închiderea supapelor pe un circuit și deschiderea supapelor pe celălalt, plus o scurtă purjare pentru a îndepărta mediul rezidual de încălzire sau de răcire înainte de a introduce mediul opus.
Aspectul de design dublu-circuit
Cele două circuite sunt intercalate în fascicul de tuburi: tuburile din circuitul A și circuitul B alternează în fiecare rând. Acest aranjament întrețesut asigură că transferul de căldură este uniform pe toată secțiunea transversală-fascului, indiferent de circuitul activ. Dacă tuburile din circuitul A ar fi grupate pe o parte și circuitul B pe cealaltă, fluidul de proces ar suferi o temperatură neuniformă în timpul funcționării unui singur-circuit.
Fiecare circuit are propriile colectoare de intrare și ieșire, colector de abur (pentru circuitul de încălzire) și scurgere a condensului. Anteturile sunt-codate sau etichetate pentru o identificare clară în timpul instalării și întreținerii. Circuitele sunt testate independent de presiune- înainte de livrare.
Materialele tubului sunt identice-ambele circuite utilizează aceeași calitate PTFE și aceeași grosime a peretelui-, astfel încât ambele să aibă aceeași durată de viață și aceeași rezistență chimică. Singura diferență este conexiunile la utilitate: anteturile circuitului A sunt dimensionate pentru fluxul de abur; Cotele de circuit B sunt dimensionate pentru debitul de apă răcită la o rată volumetrică mai mare.
Tabel 1: Specificații schimbătorului de căldură PTFE cu circuit dublu (50 kW încălzire / 40 kW răcire)
| Parametru de specificație | Circuit A (Încălzire) | Circuit B (răcire) |
|---|---|---|
| Lichid de service | Abur saturat, 3 barg | Apa rece, alimentare 7 grade |
| Sarcina termică de proiectare (kW) | 50 | 40 (răcire) |
| Numărul de tuburi | 32 | 32 |
| Tub OD × perete (mm) | 10 × 1.0 | 10 × 1.0 |
| Aranjament tub | Alternând cu circuitul B | Alternând cu circuitul A |
| Material antet | PTFE | PTFE |
| Conexiuni antet | Flanșă DN25, nominal-abur | Flanșă DN32, pentru apă- |
| Tip sifon | Plutitor si termostatic | N/A |
| Sita de apa rece | N/A | 40 mesh, corp PTFE |
| Supape de golire/ventilare | Supapă cu bilă din PTFE pe colector de condens | Supapă cu bilă din PTFE la punctul înalt pentru aerisire |
| Tip supapă de control | Servicii pneumatice modulante, cu abur | Pneumatic modulant, serviciu de apă |
| Purjare de tranziție | Suflarea aburului înainte de răcire | Suflarea aerului înainte de încălzire |
Secvența de tranziție și controale
Trecerea de la încălzire la răcire necesită purjarea aburului și a condensului din circuitul A înainte de introducerea apei răcite. Secvența de purjare, controlată de PLC sau DCS al reactorului, urmează acești pași: închideți robinetul de alimentare cu abur, deschideți robinetul de evacuare a condensului, lăsați circuitul să se depresurizeze și să se scurgă timp de 60 de secunde, închideți robinetul de scurgere, deschideți supapele de alimentare și retur cu apă răcită.
Trecerea de la răcire la încălzire este similară: închideți supapele de apă răcită, deschideți robinetul de scurgere pentru a goli circuitul, lăsați scurgerea timp de 60 de secunde, închideți scurgerea și deschideți supapele de abur încet pentru a preveni șocul termic.
Etapele de purjare împiedică pătrunderea aburului în sistemul de apă răcită (care ar putea provoca ciocănirea) și împiedică intrarea apei răcite în sistemul de abur (care ar putea provoca contaminarea condensului). Supapele de reținere de pe ambele circuite oferă protecție suplimentară împotriva-contaminarii încrucișate în timpul scurgerii supapelor.
Spațiul și eficiența costurilor
Designul cu dublu-circuit ocupă aproximativ 60% din volumul reactorului pe care l-ar necesita două schimbătoare separate. Cadrul de sprijin partajat, forța de muncă de instalare partajată și un singur set de conexiuni la proces reduc costul total instalat cu aproximativ 30-40% în comparație cu instalarea a două schimbătoare independente.
Aranjamentul de tuburi întrețesute oferă beneficiul suplimentar al temperaturii-uniforme din partea de proces în timpul funcționării cu un singur-circuit. Nu există puncte calde sau reci care să corespundă locației fizice a unui circuit în pachet.
Rezumat
Un schimbător de căldură din PTFE cu capacitate dublu-circuit integrează două fascicule de tuburi independente într-un singur cadru cu aranjament de tuburi intercalate, permițând tranziția rapidă între modurile de încălzire și de răcire. Fiecare circuit se conectează la utilitatea respectivă cu colectoare, supape și comenzi independente. Secvențele automate de purjare asigură tranziția sigură între moduri fără contaminarea încrucișată-a utilităților.
Designul cu dublu-circuit economisește spațiu în reactor și reduce costul instalat în comparație cu schimbătoarele separate, oferind în același timp o temperatură uniformă-partea procesului în timpul funcționării cu un singur-circuit.
Asistența de inginerie pentru specificația schimbătorului de căldură PTFE cu dublu circuit este disponibilă la trimiterea sarcinilor de încălzire și răcire, a cerințelor de temperatură a procesului, a obiectivelor de timp de tranziție și a specificațiilor de utilități disponibile.
