Cerința de drenaj
O grilă orizontală a schimbătorului de căldură din PTFE se bazează pe gravitație pentru a drena condensul de la tuburi la colectorul de condens și de la colector la sifon. Dacă panta este insuficientă, în tuburi și colector se formează condens. Condensul acumulat reduce suprafața efectivă de transfer de căldură, provoacă ciocănirea de ari atunci când bulele de abur se prăbușesc în lichidul subrăcit și creează un mediu corosiv în sistemele metalice. În sistemele PTFE, preocuparea de coroziune este absentă, dar pierderea de transfer de căldură și ciocănirea de ari rămâne.
Panta minimă pentru drenarea condensului este determinată de necesitatea depășirii forțelor de tensiune superficială care rețin picăturile de condens pe peretele tubului și de rezistența la frecare la curgere în colector.
Determinarea pantei
Condensul într-un tub înclinat curge ca un strat stratificat-lichid pe partea de jos, abur deasupra. Forța motrice a curgerii este componenta gravitației de-a lungul pantei: F=m × g × sin(θ), unde m este masa condensului, g este gravitația și θ este unghiul pantei. Această forță trebuie să depășească efortul de forfecare a peretelui acolo unde condensul intră în contact cu peretele tubului.
Pentru tuburile PTFE, energia de suprafață scăzută oferă un avantaj. Picăturile de apă de pe PTFE au un unghi de contact ridicat (aproximativ 108 grade). Ele mărgeau mai degrabă decât umezesc suprafața. Mărgelele se rulează mai ușor decât un film continuu. Panta necesară pentru a iniția mișcarea picăturilor pe PTFE este mai mică decât pe o suprafață metalică umedă.
Datele experimentale și experiența de teren indică faptul că o pantă de 1:100 (1 cm pe metru, aproximativ 0,57 grade) este suficientă pentru drenarea fiabilă a condensului în tuburile PTFE. O pantă de 1:50 (2 cm pe metru, aproximativ 1,15 grade) oferă o marjă pentru toleranțele de fabricație și deformarea cadrului sub sarcină.
| Parametru de drenaj | Tub metalic | Tub PTFE |
|---|---|---|
| Pantă minimă pentru mișcarea picăturilor | 1:50 (1,15 grade) | 1:200 (0,29 grade) |
| Pantă minimă recomandată (design) | 1:50 | 1:100 (0,57 grade) |
| Pantă recomandată cu margine | 1:30 | 1:50 (1,15 grade) |
| Unghiul de contact al apei pe suprafață | 30-60 de grade (oxid hidrofil) | 108 grade (hidrofob) |
| Mecanism de drenaj | Fluxul filmului | Flux de picături/mărgele |
Panta antetului
Coletul de condens colectează condensul din mai multe tuburi și îl livrează la conexiunea colectorului de abur. Panta colectorului trebuie să găzduiască debitul acumulat de la toate tuburile conectate. Diametrul colectorului este mai mare decât tuburile individuale, iar debitul de condens este suma tuturor contribuțiilor tubului.
Pentru un colector care servește 20 de tuburi, fiecare producând 0,5 kg/h de condens, debitul total este de 10 kg/h-aproximativ 10 litri pe oră de apă caldă. Acesta este un flux mic pentru un colector cu diametrul de 40-50 mm. Preocuparea principală de drenaj nu este capacitatea de curgere, ci evacuarea completă a colectorului pentru a preveni orice stagnare de apă.
Colectorul trebuie să se încline continuu în jos spre conexiunea sifonului la cel puțin 1:100. Conexiunea capcanei trebuie să fie în punctul cel mai de jos al antetului. Nicio parte a antetului nu trebuie să fie mai joasă decât conexiunea capcană-fără slăbiri, fără buzunare.
Verificarea instalării
În timpul instalării, panta fasciculului de tuburi și a colectorului de condens trebuie verificată cu o nivelă cu bulă sau cu laser. Panta specificată - 1:50 sau 1:100 - este suficient de mică pentru a fi imperceptibilă pentru ochi. Bazându-ne pe judecata vizuală duce la instalații nivelate care nu se scurg.
După instalare, se poate efectua un test de drenaj prin introducerea apei în orificiul de admisie a aburului și verificarea faptului că aceasta se scurge complet din orificiul de evacuare a condensului fără acumulare. Orice apă reziduală indică un punct scăzut care trebuie corectat prin reglarea suporturilor cadrului.
Rezumat
O pantă a colectorului de condens de 1:100 (0,57 grade ) este minimul recomandat pentru grilele orizontale de schimbător de căldură PTFE, cu 1:50 (1,15 grade ) oferind o marjă pentru toleranțele de fabricație. Suprafața hidrofobă a PTFE permite un drenaj fiabil al picăturilor la pante mai puțin adânci decât tuburile metalice. Panta trebuie verificată în timpul instalării cu un nivel-prea mic pentru a fi evaluat vizual. Un test de drenaj după{10}instalare confirmă eliminarea completă a condensului.
Suportul de inginerie pentru proiectarea de drenaj al schimbătorului de căldură PTFE este disponibil la prezentarea dimensiunilor fasciculului de tuburi, a numărului de tuburi, a presiunii aburului și a încărcăturii de condens.
