可変レベルチャレンジ
めっきラインのリンスタンクは、通常の生産時には 80% の能力で稼働しますが、部品交換時には 40% に低下します。 PTFE 熱交換器は、タンクが高レベルまで満たされたときに損傷しないようにしながら、低レベルで完全な加熱能力を発揮する必要があります。浸漬深さ-液面から熱交換器の上部までの垂直距離-により、熱性能と機械的安全性の両方が決まります。
熱交換器を深く設定しすぎると、タンクレベルが低くなると上部チューブが露出してしまいます。蒸気サービスで露出したチューブは空気中で過熱し、支持構造に損傷を与え、火傷の危険を引き起こす可能性があります。熱交換器の設定が浅すぎると、タンクレベルが高いと加熱面がタンク床付近に集中し、熱成層と不完全な混合が促進されます。
最適な浸漬深さは、熱膨張に対する適切なクリアランスを維持し、タンク床のスラッジとの接触を回避しながら、すべての通常の動作レベルでの浸水を保証するチューブ束の高さの計算されたパーセンテージです。
最低水没要件
3 barg の飽和蒸気を運ぶ PTFE 熱交換器チューブの内部温度は 143 度です。液体に浸漬すると、熱伝達係数に応じて、外壁の温度は蒸気の温度より 10-30 度低くなります。空気にさらされると、空冷によって除去される熱はごくわずかであるため、外壁の温度は蒸気の温度に近づきます。
露出チューブに関する懸念は、{0}260 度の連続使用が可能な PTFE 自体-ではなく、サポート システムです。 PVDF サポート プレートは 150 度を超えると軟化します。金属製サポート ブラケットは PTFE とは異なる速度で膨張するため、チューブのグリップが緩む可能性があります。安全設計の実践により、蒸気を運ぶすべてのチューブが最低動作レベルで水没したままになることが保証されます。
最小浸漬深さは、予想される最低液面から蒸気輸送管列の最上部までの距離に、レベル測定の不確実性と撹拌による波の作用に対する安全マージンを加えたものとして計算されます。{0}}一般的には 50 ～ 100mm のマージンが必要です。
表 1: 可変レベルタンク内の PTFE 熱交換器の推奨浸漬パラメータ
| パラメータ | 推奨値 | 基礎 |
|---|---|---|
| トップチューブ列より上の最小限の浸水 | 75〜100mm | レベルセンサーの誤差と表面波を考慮 |
| 最大チューブ露出許容範囲 | 0% (最小レベルで液体より上にチューブがない) | PTFE チューブは短時間の暴露には耐えられますが、サポートは耐えられない可能性があります。 |
| タンク床からの底部クリアランス | 100～150mm | スラッジの吸い込みを防ぎ、循環を可能にします。 |
| 最大レベルを超える熱膨張クリアランス | 該当なし（水平方向の拡張に対応） | PTFE コイル設計には拡張ループが含まれています |
| 最小レベルで浸水したチューブ束の割合 | 100% アクティブ加熱管 | 蒸気を運ぶすべてのチューブを水没させる必要があります- |
| 最大レベルで浸水したチューブ束の割合 | 100% + オーバーフロー用のタンクリムまでのクリアランス | タンクカバーとのコイル干渉を防止 |
熱成層バランス
浸漬深さは、乾式火災の安全性以上に影響します。-それは入熱の垂直分布を決定します。タンク床の近くに完全に配置された熱交換器が底部ゾーンを強力に加熱し、表面に上昇する浮力のあるプルームを生成します。垂直方向の温度プロファイルは、このプルームがタンクの内容物とどれだけ効果的に混合するかによって決まります。
可変レベルの深いタンクでは、最適な構成では、最小レベル ゾーンからタンク床近くまで広がる垂直 PTFE グリッドが使用されることがよくあります。タンクレベルが高い場合、グリッド全体がアクティブになり、深さまで均一に加熱されます。低レベルでは、グリッドの上部は受動的に動作します-蒸気はこれらのセクションにバルブで遮断されます-一方、下部は加熱を続けます。
あるいは、熱交換器全体が最小レベルで動作するようにサイズ設定され、より高いレベルでの加熱負荷は、低減された蒸気圧力または蒸気流量で動作する同じ熱交換器によって満たされます。このアプローチは制御を簡素化しますが、最小レベルで減少した深さ内に熱交換器を適合させる必要があります。
マルチレベルの検知と蒸気制御-
レベルの変動が大きいタンクは、レベル補正された蒸気制御の恩恵を受けます。{0}液体レベルがしきい値を下回ると、レベル センサーが制御システムに信号を送ります。制御システムは、蒸気圧力を下げて部分的に露出したセクションの管壁温度を制限するか、多回路熱交換器の個別の制御バルブを介して上部の管列に蒸気を隔離します。
より単純なアプローチは、-ほとんどの設置で使用されている-、最小レベルでは完全に水没して動作するように交換器のサイズを設定し、より高いレベルでは交換器が予備容量を備えた保守的なサイズのシステムであることを受け入れることです。予備容量により熱交換器の寿命が延長され、機器を交換することなく将来のプロセスの強化に対応できます。
まとめ
さまざまな動作レベルのタンクにおける PTFE 熱交換器の最適な浸漬深さにより、すべての蒸気輸送チューブが 75-100 mm の安全マージンを備えた予想される最小レベルで浸漬されたままになります。-交換器は、スラッジ管理のために 100 ～ 150 mm の底部クリアランスを持って配置されています。レベル変動が大きい深いタンクでは、多回路設計により、低レベルで上部チューブセクションを分離できます。
適切な浸漬深さの計算により、サポートへの乾火による損傷を防ぎ、露出した高温チューブによる火傷の危険を排除し、すべての通常の動作レベルで確実な加熱を保証します。{0}
可変レベル タンク内での PTFE 熱交換器の配置に関する技術的な推奨事項は、タンクの寸法、最小および最大動作レベル、レベル センサーの精度、加熱デューティ要件を提出すると入手できます。{0}}
