傾斜した床の問題
廃水処理タンク、汚泥濃縮装置、および特定のめっきタンクには、沈殿した固形物を収集サンプに導くために、通常は水平から 2-5 度の傾斜床が組み込まれています。{0}}傾斜した床の上に設置された熱交換器は、一定の浸水深さと隙間を維持するために床の傾斜に従う必要があります。これは、チューブ束が水平ではないことを意味します。ヘッダーの向きに対する傾斜の方向に応じて、蒸気入口端は凝縮水出口端よりも高く、またはその逆になります。
標準的な PTFE 熱交換器ヘッダーは、水平チューブ束を想定しています。蒸気分配マニホールドと凝縮水収集マニホールドは、すべてのチューブ接続部で静水頭が均等になるように設計されています。坂道では、この仮定は当てはまりません。ヘッダーの下端のチューブには、上端のチューブとは異なる駆動圧力がかかります。フローの偏在結果。
カスタムヘッダー設計により傾斜が補正され、ヘッダーに沿った高さに関係なく均一な蒸気分布とすべてのチューブからの完全な凝縮水の排出が保証されます。
フロー分散補償
複数の垂直または傾斜したチューブに供給する標準的な水平ヘッダーでは、静圧は高度に応じて変化します。傾斜ヘッダーの下端では、ヘッダー内の蒸気の静水頭が高くなり、その端部のチューブ全体の駆動圧力が増加します。ハイエンドでは静的ヘッドが低くなり、駆動圧力が軽減されます。ローエンドのチューブはハイエンドのチューブよりも多くの蒸気流を受け取ります。
流れの不均衡は、いくつかの設計アプローチを通じて補償できます。テーパーヘッダー-断面がハイエンドからローエンドに向かって減少し、--ローエンドでの速度と圧力回復が増加し、静的ヘッド効果を部分的に相殺します。あるいは、直径を変えた個々のチューブ入口オリフィス-上端では大きく、下端では小さく-すると、各チューブ経路の流れ抵抗が均等になります。
PTFE 交換器の場合は、オリフィスによるアプローチが推奨されます。小さな PTFE または PVDF オリフィス インサートが各チューブの入口接続部に取り付けられています。オリフィスの直径は、各チューブ接続の高さとチューブごとの望ましい流量に基づいて計算されます。プロセス条件が変化した場合、インサートは交換可能です。
表 1: 傾斜床タンクのカスタムヘッダー設計パラメータ (床勾配 5 度、ヘッダー長さ 3m)
| 設計パラメータ | 標準ヘッダー（レベル） | カスタムヘッダー (傾斜) | 補償方法 |
|---|---|---|---|
| ヘッダー全体の標高差 | 0mm | 262 mm (5度で3m以上) | – |
| 静的水頭差 | 0Pa | ~550 Pa (3 barg での蒸気) | – |
| 補償なしの流量変動 | < 5% | 25-35% | – |
| テーパーヘッダーによる流量変化 | – | < 10% | ヘッダー直径はハイエンドからローエンドまで 20% 縮小 |
| 入口オリフィスによる流量変化 | – | < 5% | 6 つのオリフィス サイズ、0.5 mm 刻み |
| 凝縮水ヘッダーの設計 | レベル;均一な傾き | スチームヘッダー付きの段付きまたは傾斜型 | チューブ出口の高さに一致します |
| チューブ長さのバリエーション | ユニフォーム | 高域から低域まで最大 262mm 伸びます。 | 床の傾きを補正します |
凝縮水の排水設計
斜面での凝縮水の排水にはさらなる課題があります。凝縮水ヘッダーが蒸気ヘッダーと平行で、さらに傾斜している場合、上端の管からの凝縮水はヘッダーに沿って下り坂に流れ、下端の蒸気トラップに到達する必要があります。凝縮水ヘッダー内の二相流 (凝縮水とフラッシュ蒸気) では、より急峻な有効勾配でスラッギングが発生する可能性があります。
推奨されるアプローチは、階段状の凝縮水ヘッダーです。ヘッダーは短い水平セクションで製造され、それぞれが 4-6 個のチューブに対応し、各セクションがドロップレッグを通って下の共通の凝縮水収集マニホールドに排出されます。これにより、各チューブ グループが確実に水平に排出され、二相傾斜の不安定性が回避され、同時に収集マニホールドはトラップに向かってより急な傾斜で走行します。
チューブ長さの補正
傾斜した床の上に同じ隙間を維持するには、バンドルの下端のチューブは上端のチューブよりも長くする必要があります。チューブ長さの差は、スロープ角度とヘッダー長さから計算されます。 5度の傾斜と3mのヘッダーの場合、下端のチューブの長さは上端よりも約262mm長くなります。
段階的な長さのカスタムカットチューブが交換器に付属しています。-正しく組み立てられていることを確認するために、各チューブの位置がヘッダーとチューブ自体にラベル付けされています。段階的にチューブの長さを調整することで、タンク床上の均一なクリアランスを確保し、熱交換器の下に局所的にスラッジが蓄積するのを防ぎます。
まとめ
傾斜したタンク床の上に設置された PTFE 熱交換器では、流量の不均衡の原因となるヘッダーに沿った静水頭の変動を補償するために、カスタム ヘッダー設計が必要です。テーパーヘッダーまたは個別のサイズの入口オリフィスにより、流れが均等化されます。段付きの凝縮水ヘッダーにより、二相スラッギングを発生させることなく完全な排水が保証されます。-段階的なチューブの長さにより、均一な床クリアランスが維持されます。
カスタム設計により、PTFE 熱交換器は、標準的な平地設計を傾斜床に設置した場合に発生する浸水やコールド スポットを発生させることなく、その暖房能力を最大限に発揮できるようになります。{0}}
傾斜床 PTFE 熱交換器設計のエンジニアリング サポートは、タンク床の傾斜、ヘッダーの長さ、蒸気圧力、チューブ数、熱負荷要件を提出すると利用できます。
