Orienteringsvedtaket
En PTFE varmevekslerbunt kan installeres med rør horisontalt eller vertikalt. Valget påvirker kondensatdrenering, dampfordeling og begynnelsen av røroversvømmelse. En horisontal bunt drenerer kondensat vinkelrett på dampstrømmen. En vertikal bunt drenerer kondensat parallelt med dampstrømmen-enten med-medstrøm (nedadgående damp, nedadgående kondensat) eller motstrøm (nedadgående damp, oppadgående kondensat).
Den optimale orienteringen for kondensatdrenering er horisontal, med en svak helling nedover mot kondensatsamlingen. Denne geometrien skiller damp- og kondensatbaner fullstendig. Damp strømmer langs den øvre delen av hvert rør. Kondensat renner langs den nedre delen. De to fasene sameksisterer stabilt i lagdelt flyt. Oversvømmelse-der kondensat bygger bro over røret og blokkerer dampstrømmen-oppstår bare ved svært høy kondensatbelastning eller utilstrekkelig helling.
Vertikal orientering er noen ganger diktert av plassbegrensninger, tankgeometri eller eksisterende rør. I vertikale bunter deler damp og kondensat samme strømningsvei, og strømningsregimet kan gå over fra ringformet tåkestrøm til slugstrøm til flom avhengig av damphastighet og kondensatbelastning. Utformingen skal unngå flomovergang ved alle driftsforhold.
Flow-regimekartet
To-strømning i rør er preget av et strømningsregimekart med koordinater for overfladisk gasshastighet og overfladisk væskehastighet. Kartet identifiserer grensene mellom stratifiserte, slug-, ringformede og boblende strømningsregimer.
I horisontale rør er det lagdelte regimet-damp i øvre halvdel, kondensat i nedre halvdel- det ønskede driftsregimet. Det gir stabil varmeoverføring, fullstendig kondensatdrenering og ingen vannhammer. Overgangen til slug flow skjer når damphastigheten er høy nok til å skape bølger ved damp-kondensatgrensesnittet som bygger bro over røret. For 10 mm ID PTFE-rør ved 3 barg damptrykk er denne overgangshastigheten omtrent 8-10 m/s-godt over normale driftshastigheter i riktig utformede bunter.
I vertikale rør med-medstrøm nedstrøm, er ønsket regime ringformet strømning: en tynn kondensatfilm på rørveggen, damp i kjernen. Filmen renner nedover ved tyngdekraft og dampskjær. Oversvømmelsen skjer når damphastigheten er høy nok til å snu retningen til væskefilmen, og holde kondensat i røret. For med-nedstrøm oppstår flom ved damphastigheter over 15-20 m/s-igjen, over normale driftshastigheter.
I vertikale rør med -motstrøm (damp ned, kondensat opp) skjer oversvømmelser ved mye lavere damphastigheter-typisk 2-5 m/s - fordi dampen og kondensatet kjemper mot hverandre. Denne orienteringen bør unngås.
Tabell 1: Utvalgskriterier for orientering for PTFE-varmevekslerpakker
| Kriterium | Horisontal (foretrukket) | Vertikal sam-Gjeldende nedstrøm | Vertikal teller-Gjeldende (anbefales ikke) |
|---|---|---|---|
| Pålitelighet for kondensatdrenering | Utmerket (tyngdekraft + separat bane) | Bra (tyngdekraft + dampskjærhjelp) | Dårlig (tyngdekraften motsetter seg dampstrøm) |
| Risiko for flom | Lav (stratifisert strømningsstabil) | Lav-Moderat (ringformet flyt stabil) | Høy (flommer ved lave damphastigheter) |
| Begrensning for rørlengde | Ubegrenset med skikkelig helling | < 3 meters (flooding risk increases with height) | < 1 meter (not practical) |
| Minimumskrav til stigning | 1:100 (1 cm per meter) | Ingen (vertikalt selvdrenerende-) | N/A |
| Plasseffektivitet | Krever planområde | Effektiv bruk av vertikal plass | N/A |
| Egnet for tanknedsenking | Bra (etasjenett) | Utmerket (dype tanker) | Ikke anbefalt |
| Egnethet for eksternt skall-og-rør | Glimrende | Bra (vertikalt skall) | Ikke anbefalt |
Hellingsspesifikasjonen for horisontale pakker
Horisontale PTFE-rørbunter må skrå kontinuerlig nedover fra dampinnløpsrøret til kondensatutløpsrøret. Minste helning er 1:100 - et fall på 1 cm per meter rørlengde. Denne skråningen overvinner overflatespenningseffekter som kan holde kondensatdråper på rørveggen.
For PTFE hjelper den lave overflateenergien til rørveggen drenering. Kondenser perler i stedet for å fukte overflaten. Perlene ruller nedover det skrånende røret lettere enn på en fuktbar metalloverflate. Denne egenskapen gjør at PTFE-bunter kan dreneres tilstrekkelig i skråninger som kan føre til sammenslåing i metallrør.
Hellingen oppnås ved å heve dampsamlingen i forhold til kondensatsamlingen. I et nedsenkingsgitter er hele bærerammen produsert med nødvendig tilt. Tilten må opprettholdes til tross for termisk ekspansjon, som kan endre rammegeometrien. Fleksible PTFE-støtteforbindelser tilpasser denne bevegelsen.
Sammendrag
Horisontal orientering er foretrukket for PTFE varmevekslerbunter fordi det gir den mest stabile kondensatdreneringen med fullstendig separasjon av damp- og kondensatbaner. Minste fall på 1:100 sikrer positiv drenering.
Vertikal medstrøm nedstrømning er akseptabel der horisontal installasjon er upraktisk, forutsatt at rørlengdene er begrenset og damphastigheten holdes under flomterskelen. Vertikal motstrøm- bør unngås på grunn av oversvømmelse ved lave damphastigheter.
Den lave overflateenergien til PTFE forbedrer dreneringen i begge retninger, og tillater grunnere skråninger og lavere minimumshastigheter enn nødvendig for metallrør.
Tekniske anbefalinger for PTFE-varmevekslerbuntorientering er tilgjengelig ved innsending av tank- eller skalldimensjoner, damptrykk, rørdimensjoner og eventuelle romlige begrensninger som begrenser installasjonsgeometrien.
