Препятствието на агитатора
Цилиндричните технологични резервоари с централно-монтирани бъркалки представляват класическо предизвикателство при дизайна на топлообменника. Идеалното място за потопяем нагревател,-равномерно разпределен по напречното-сечение на резервоара-е заето от вала на бъркалката. Топлообменникът трябва да пасне в пръстеновидното пространство между вала и стената на резервоара, като същевременно осигурява достатъчна свобода за въртене на вала, достъп до работното колело и почистване на резервоара.
Стандартна правоъгълна топлообменна решетка от PTFE не може да се побере в това пространство, без да остави големи неотопляеми зони или да пречи на бъркалката. Персонализирана геометрия на колектора-кръгла или сегментирана-съответства на наличния пръстеновиден обем и максимизира инсталираната повърхност за пренос на топлина.
Дизайнът на пръстеновидния колектор
Топлообменникът е конфигуриран като кръгла решетка с централен отвор за вала на бъркалката. Две подредби на колектора обслужват тази геометрия: непрекъснат кръгъл колектор с радиални тръбни връзки или сегментиран колектор, съставен от дъгови секции, свързани помежду си с гъвкави тръбни контури.
Непрекъснатият кръгъл колектор е PTFE пръстен, разположен по периметъра на резервоара, или на пода на резервоара (за решетка, -монтирана на пода), или окачен на ръба на резервоара (за вертикално ориентирана решетка). Тръбите се свързват с колектора около неговата обиколка и се простират радиално навътре към централния отвор. Дължината на тръбата варира в зависимост от радиалната позиция на колектора, създавайки модел, който запълва пръстеновидното пространство.
За големи резервоари, където един непрекъснат колектор би бил труден за производство и инсталиране, сегментиран дизайн разделя пръстеновидното пространство на сектори-обикновено 4 или 6. Всеки сектор има своя собствена дъга на колектора, тръбен сноп и връзки за пара/конденз. Секторите могат да се монтират и демонтират независимо, което опростява достъпа за поддръжка през люка на резервоара.
| Параметър на дизайна | Непрекъснат кръгъл колонтитул | Сегментирана горна част (4 сектора) |
|---|---|---|
| Форма на заглавката | Пълен пръстен (360 градуса) | 4 × 90 градусови дъгови секции |
| Диаметър на колектора | 80-90% от ID на резервоара | Същото (дъгова част от пръстена) |
| Диаметър на централния отвор | Диаметър на вала на бъркалката + 200-300 mm хлабина | същото |
| Ориентация на тръбата | Радиален (перпендикулярен на пръстена на колектора) | Радиална |
| Вариация на дължината на тръбата | Прогресивен (къс във вътрешния радиус, дълъг във външния) | Прогресивно във всеки сектор |
| Максимален размер на заглавната част | Диаметър на резервоара (изисква голям люк) | Дължина на хордата на дъгата (побира се през стандартен канал) |
| Монтаж | Единично повдигане или монтаж в-резервоар | Сектор-по-сектор; може да се инсталира през люка |
| Достъп за поддръжка | Трябва да източите резервоара за пълно отстраняване на пакета | Изолирайте и премахнете отделен сектор |
Изисквания за разрешение за бъркалка
Централният отвор в решетката на топлообменника трябва да осигурява подходящо разстояние за вала на бъркалката и работното колело. Хлабината служи за три цели: предотвратяване на контакт между въртящия се вал и неподвижните тръби по време на нормална работа, позволяваща деформация на вала при натоварване (което може да бъде 5-15 мм при работното колело за големи бъркалки) и осигуряване на достъп за отстраняване на работното колело по време на поддръжка.
Минималното разстояние е 150 mm радиално от повърхността на вала за малки бъркалки (до 50 mm диаметър на вала) и 250-300 mm за големи бъркалки. Хлабината се измерва от повърхността на вала при нейната максимална очаквана деформация, а не от статичната централна линия.
Краищата на тръбите във вътрешната граница на пръстена се поддържат от PTFE водещ пръстен, който поддържа разстоянието им и предотвратява отклонението на отделните тръби в зоната на хлабина на вала.
Оптимизация на топлинната ефективност
Пръстеновидната геометрия концентрира нагревателната повърхност във външната област на резервоара, близо до стената. Това всъщност е от полза за преноса на топлина в резервоари с разбъркване, тъй като работното колело създава зона с висока-скорост в центъра и зона с по-ниска-скорост близо до стената. Поставянето на повърхността за пренос на топлина в зоната на по-ниска -скорост максимизира времето за престой на течността в контакт с нагретите тръби, подобрявайки ефективния коефициент на пренос на топлина.
Плътността на тръбата (тръби на единица площ) може да варира в зависимост от радиуса, за да се оптимизира разпределението на топлинния поток. По-високата плътност на тръбата по външния радиус компенсира по-ниската локална скорост. По-ниската плътност близо до вътрешния радиус предотвратява прегряването в зоната на изпразване на работното колело с по-висока-скорост.
Резюме
Персонализираните PTFE топлообменни колектори за цилиндрични резервоари с централни бъркалки използват кръгли или сегментирани конфигурации, които съответстват на пръстеновидното пространство между вала и стената на резервоара. Дизайнът максимизира повърхността за пренос на топлина в рамките на наличния обем, като същевременно осигурява подходящо пространство за въртене на вала, отклонение и поддръжка на работното колело. Сегментираните колектори позволяват инсталиране и поддръжка чрез стандартни канали. Променливата плътност на тръбата оптимизира преноса на топлина, за да съответства на профила на скоростта на резервоара за разбъркване.
Инженерна поддръжка за дизайн на пръстеновиден PTFE топлообменник е налична при подаване на диаметър и височина на резервоара, диаметър на вала на бъркалката и размери на работното колело, мощност на нагряване и наличен размер на люка.
