複雑な内部障害物があるタンクに設置される PTFE 熱交換器には、なぜ大幅なカスタム チューブ長さが必要なのでしょうか?

混雑したタンクの現実

稼動中のプラントのプロセスタンクには、長年にわたる改造により内部機器が蓄積されます。撹拌シャフトはタンク中心を垂直に貫通しています。温度センサーのサーモウェルが壁から突き出ています。レベルセンサーの静止ウェルが一角を占めています。サンプルラインと薬品添加ディップチューブは上から入ります。熱交換器-多くの場合、最後に指定された主要な内部コンポーネント-は、残っているスペースに収まる必要があります。

均一なチューブ長を備えた標準的な PTFE 熱交換器は、この不規則な利用可能容積に適合することができません。熱的に最も有利な位置を占めるはずの長いチューブが障害物によってブロックされています。利用可能なギャップに適合する短いチューブは、加熱されないデッドゾーンを他の場所に残します。

カスタムのチューブ長をずらして-各チューブの位置で利用可能なスペースに合わせてバンドル内の個々のチューブの長さを変更することで、-混雑したタンクに設置できる伝熱面を最大化します。すべてのチューブはその特定の位置が許す限り長く、障害物のクリアランス限界まで利用可能な容積を加熱面で満たします。

障害物マッピングのプロセス

千鳥配置のチューブ束を設計する前に、すべてのタンク内部の詳細な空間マップが作成されます。このマップでは、各障害物の周囲に除外ゾーンを定義します。-熱交換器チューブが立ち入ってはいけない物理的ボリューム。除外ゾーンには、障害物自体に加えて、熱膨張、振動、設置公差のためのクリアランス マージンが含まれます。

移動する障害物 (アジテーター シャフト、インペラ) のクリアランス マージンには、動作範囲全体に加えて、負荷がかかったときのシャフトのたわみの許容値が含まれます。静止した障害物 (サーモウェル、バッフル) のクリアランスマージンは通常 25 ～ 50 mm です。

残りの容積-タンク内部からすべての除外ゾーンを差し引いたもの-が、熱交換器で使用できるエンベロープになります。このエンベロープ内で、各チューブには、すべての排除ゾーンの境界を尊重しながら伝熱面を最大化する長さが割り当てられます。撹拌シャフトの近くを通過するチューブは短くなります。遮るもののないゾーンのチューブは長くなります。

表 1: 混雑したタンクのチューブの長さの変動パラメーター (直径 3 m、深さ 2.5 m、中央撹拌機)

熱パフォーマンスの利点

均一な長さのバンドルは、最も制限された場所-撹拌シャフト付近のチューブ-）に適合するように設計されており、すべてのチューブが必要な最短の長さに切断されます。これにより、遮るもののないゾーンにかなりの未使用ボリュームが残ることになります。総熱伝達面積は、千鳥状の設計よりも大幅に小さくなります。

千鳥配置の設計では、各チューブを特定の位置が許す限り延長できるようにすることで、この失われた表面積を回復します。追加の表面積により加熱能力が直接向上するか、必要な蒸気圧力が低下し、熱交換器の設置面積を増やすことなく熱性能の利点が得られます。

また、チューブの長さを千鳥状にすることで、タンク全体に熱をより効果的に分散させます。遮るもののない外側ゾーンの長いチューブは、中央撹拌機付近のチューブの長さの短縮を補い、均一な短いチューブ設計よりも均一な入熱分布を維持します。-。

製造と組み立ての要件

互い違いの長さのチューブ束では、各チューブを特定の長さに切断し、束内の位置で識別する必要があります。-チューブ マップ-各チューブの位置と割り当てられた長さを示す図面-は、製造と組み立てのガイドとなります。各チューブには、プロセス化学に適合した永久マーキング方法を使用して、その位置識別子がラベル付けされています。

組み立て中に、ラベルを付けたチューブがサポート プレートの指定された位置に挿入されます。ヘッダーはさまざまなチューブの長さに対応できるように設計されており、各チューブの端点に一致するようにチューブ接続が配置されています。互い違いの長さによってヘッダーの設計が複雑になることはありません。標準の圧縮継手は、あらゆるチューブの長さに対応します。

まとめ

カスタムのチューブ長さをずらして配置することで、各位置で利用可能な空きスペースに合わせて個々のチューブの長さを変えることで、複雑な内部障害物があるタンクの伝熱面を最大化します。千鳥状の設計により、均一な長さの設計では犠牲となる表面積が回復され、通常、中程度に混雑したタンクでは総表面積が 10～20% 向上します。-

適切なクリアランスマージンを備えた詳細な障害物マッピングにより、利用可能なエンベロープが定義されます。チューブ マップは製造と組み立てのガイドとなり、各チューブがその位置に特定の長さに切断され、正しい配置が識別されます。-

千鳥長 PTFE 熱交換器設計のエンジニアリング サポートは、タンクの内部配置図、障害物の寸法と位置、クリアランス要件、加熱デューティ仕様を提出すると利用できます。{0}