水平 PTFE 熱交換器グリッドからの完全な排水を保証する凝縮水ヘッダーの傾斜はどれですか?

排水要件

水平 PTFE 熱交換器グリッドは重力に依存して、チューブから凝縮水ヘッダーへ、およびヘッダーからスチーム トラップへ凝縮水を排出します。傾斜が不十分な場合、チューブやヘッダー内に凝縮水が溜まります。凝縮水が溜まると、有効な熱伝達面積が減少し、過冷却された液体内で蒸気の泡が崩壊するときにウォーターハンマーが発生し、金属システムに腐食環境が生じます。 PTFE システムでは腐食の懸念はありませんが、熱伝達損失とウォーターハンマーが残ります。

凝縮水の排水の最小勾配は、凝縮水の液滴を管壁に保持する表面張力とヘッダー内の流れに対する摩擦抵抗を克服する必要性によって決まります。

傾きの決定

傾斜した管内の凝縮水は層状に流れ、-底部は液体、上部は蒸気です。流れの駆動力は、斜面に沿った重力の成分です: F=m × g × sin(θ)。ここで、m は凝縮水の質量、g は重力、θ は斜面の角度です。この力は、凝縮水が管壁に接触する部分の壁せん断応力を克服する必要があります。

PTFE チューブの場合、表面エネルギーが低いことが利点となります。 PTFE 上の水滴は高い接触角 (約 108 度) を持ちます。表面を濡らすのではなく、ビーズ状になります。ビーズは連続フィルムよりも転がりやすいです。 PTFE 上で液滴の動きを開始するのに必要な傾斜は、濡れやすい金属表面上よりも低くなります。

実験データと現場での経験によると、PTFE チューブ内で確実に凝縮水を排出するには、1:100 (1 メートルあたり 1 cm、約 0.57 度) の勾配で十分であることが示されています。 1:50 (1 メートルあたり 2 cm、約 1.15 度) の傾斜により、製造公差と負荷時のフレームのたわみに余裕が生まれます。

ヘッダーのスロープ

凝縮水ヘッダーは複数のチューブから凝縮水を収集し、スチーム トラップ接続に送ります。ヘッダーの傾斜は、接続されたすべてのチューブからの蓄積された流量に対応する必要があります。ヘッダーの直径は個々のチューブよりも大きく、凝縮水の流量はすべてのチューブの寄与の合計になります。

ヘッダーに 20 本のチューブがあり、それぞれが 0.5 kg/h の凝縮水を生成する場合、総流量は 10 kg/h-1 時間あたり約 10 リットルの温水になります。これは、直径 40 ～ 50 mm のヘッダー用の小さな流量です。排水の主な懸念事項は、流量ではなく、水が滞留しないようにヘッダーを完全に排出することです。

ヘッダーは、スチーム トラップ接続に向かって最低 1:100 で連続的に下向きに傾斜する必要があります。トラップ接続はヘッダーの最下位にある必要があります。ヘッダーのどの部分もトラップ接続より低くなってはなりません-たるみやポケットがあってはなりません。

インストールの検証

設置中、管束と凝縮水ヘッダーの傾斜を水準器またはレーザーレベルで確認する必要があります。指定された傾き (1:50 または 1:100) は、目には認識できないほど小さいです。視覚的な判断に頼ると、水平に設置すると排水されなくなります。

設置後、蒸気入口に水を導入し、凝縮水出口から水が溜まることなく完全に排出されることを確認することで、排水テストを実行できます。残留水がある場合は、フレーム サポートを調整して修正する必要がある低点を示します。

まとめ

水平 PTFE 熱交換器グリッドの推奨最小値は凝縮水ヘッダーの傾斜 1:100 (0.57 度 ) であり、製造公差のマージンとして 1:50 (1.15 度 ) が与えられます。 PTFE の疎水性表面により、金属チューブよりも浅い傾斜でも確実に液滴を排出できます。設置中に傾斜を確認する必要があります。-レベルが小さすぎて目視で判断できません。設置後の排水テストにより、結露が完全に除去されていることを確認します。-

PTFE 熱交換器の排水設計のエンジニアリング サポートは、チューブ束の寸法、チューブの数、蒸気圧力、および凝縮水負荷を提出すると利用できます。