Pustetanken
Store atmosfæriske lagertanker er ikke stive strukturer. Når det er fylt med væske, skyver det hydrostatiske trykket tankveggene utover. En tank med en diameter på 20-meter fylt med vann til en høyde på 10 meter utvider seg radielt med 8-15 mm ved bunnen av skallet. Ved tømning trekker veggene seg sammen. Denne bevegelsen skjer med hver fyll-tom syklus.
En varmeveksler stivt montert mellom tankgulvet og tankveggen opplever denne bevegelsen som en tvungen forskyvning. Gulv og vegg beveger seg i forhold til hverandre. Enhver stiv forbindelse mellom dem er syklisk stresset. Spenningen akkumulerer tretthetsskader ved koblingene, og forårsaker til slutt lekkasjer ved rør-til-lederskjøter eller strukturell svikt i støtterammen.
PTFE varmevekslere kan utformes med fleksible monteringssystemer som tilpasser denne tankpusten uten å overføre forskyvning til rørbunten eller koblingene. Fleksibiliteten til selve PTFE-materialet, kombinert med et riktig utformet støttesystem, absorberer bevegelsen.
Den fleksible monteringsdesignen
PTFE-varmevekslerstøtterammen er forankret på ett punkt bare-et enkelt fast anker nær tanksenteret. Fra dette ankeret er rammen fri til å utvide og trekke seg sammen i alle retninger. Rammen er ikke festet til tankveggen. Damp- og kondensatrørforbindelsene ved tankveggen er laget gjennom fleksible PTFE-slangeseksjoner som absorberer den relative bevegelsen mellom den faste tankgjennomføringen og veksleren.
Ettersom tankveggen utvider seg under fylling, beveger ikke varmeveksleren, forankret i midten, seg med veggen. Avstanden mellom vekslerrammen og veggen øker litt. De fleksible slangekoblingene ved vegggjennomføringen bøyes for å imøtekomme denne bevegelsen uten å belaste koblingsbeslagene.
Selve PTFE-rørene har høy fleksibilitet og lav elastisitetsmodul. Enhver gjenværende bevegelse som når rørbunten absorberes av elastisk bøyning av rørene, som kan ta imot avbøyninger på flere millimeter uten å overskride utmattelsesgrensen.
| Tankbevegelsesparameter | Stivt montert metallveksler | Fleksibel PTFE varmeveksler |
|---|---|---|
| Monteringsmetode | Boltes til gulv og vegg | Enkelt sentralt anker; gratis andre steder |
| Rørspenning fra 10 mm veggbevegelse | Høy (stiv struktur overfører forskyvning) | Ubetydelig (fleksibel montering absorberer bevegelse) |
| Tilkoblingsutmattelsesrisiko | Høy (syklisk forskyvning ved tankinntrengning) | Lav (fleksible slangeseksjoner absorberer bevegelse) |
| Levetid under 500 fylle-tom sykluser | 3-7 år (tretthetsbegrenset) | 15+ år |
PTFE-materialefleksibilitetsbidraget
PTFE har en elastisitetsmodul på omtrent 0,5 GPa-omtrent 400 ganger lavere enn stål. Denne iboende fleksibiliteten gjør at PTFE-rør og rammer kan bøye og absorbere forskyvning i stedet for å overføre det som stress. Et PTFE-rør kan bøye seg flere millimeter under belastning og gå tilbake til sin opprinnelige form uten skade.
Den termiske utvidelsen av PTFE-omtrent 120 × 10⁻⁶/grad -er høy sammenlignet med metaller. Vekslerdesignen må tilpasses denne utvidelsen. Den samme fleksible monteringen som imøtekommer tankveggbevegelsen tar også opp vekslerens egen termiske ekspansjon. De to bevegelsene er additive, men håndteres av de samme fleksible elementene.
Fleksibiliteten til rørtilkoblingen
Damptilførselen og kondensatreturrøret trenger gjennom tankveggen ved en fast dyse. Varmevekslerhodene, inne i tanken, beveger seg i forhold til denne dysen når tanken puster og når veksleren ekspanderer termisk. En stiv rørforbindelse mellom dysen og samlerøret vil bli belastet av denne bevegelsen.
Fleksible PTFE-forede fletteslanger i rustfritt stål, eller PTFE-belgseksjoner, kobler tankdysen til vekslerhodene. De fleksible seksjonene er lange nok til å romme hele spekteret av relativ bevegelse uten å overskride den minste bøyeradiusen til slangen. Koblingene er tilgjengelige fra utsiden av tanken for inspeksjon og utskifting.
Sammendrag
PTFE varmevekslere håndterer tankveggbevegelse under fylling gjennom en fleksibel monteringsdesign med et enkelt sentralt anker og fleksible slangekoblinger ved vegggjennomføringen. Den iboende fleksibiliteten til PTFE absorberer gjenværende forskyvning uten tretthetsskader. Designet eliminerer den sykliske spenningen som forårsaker tilkoblingsfeil i stivt monterte vekslere. Levetiden forlenges fra 3-7 år til 15+ år i tanker med hyppige fyll-tømmesykluser.
Teknisk støtte for PTFE-varmevekslerdesign i store atmosfæriske tanker er tilgjengelig ved innsending av tankdimensjoner, fyll-tom syklusfrekvens, målinger eller beregninger av veggbevegelser og gjeldende vekslermonteringskonfigurasjon.
