Дилемата за освобождаване
Дъното на технологичния резервоар е мястото, където се утаяват твърди частици. На дъното на резервоара се натрупват метални хидроксиди от предварителната обработка, анодна утайка, прах във въздуха и утаени соли. Топлообменникът, разположен близо до дъното на резервоара за максимално потапяне и най-добра ефективност на нагряване, се намира в тази зона на утаяване.
Ако тръбите са твърде близо до пода, между и под тръбите се натрупва утайка. Утайката изолира тръбите от технологичния флуид, намалявайки преноса на топлина. Той създава застояли зони, където могат да се развият корозивни условия. Трудно се отстранява без да се източи резервоара и да се повдигне обменника.
Ако тръбите са твърде далеч от пода, дълбочината на потапяне се намалява. Нагревателната повърхност е концентрирана в горната част на резервоара, насърчавайки термичната стратификация. Ценният обем на резервоара се губи в неотопляемата дънна зона.
Оптималната хлабина балансира управлението на утайките спрямо ефективността на отоплението. Осигурява достатъчно пространство за натрупване на утайки без образуване на мостове към тръбите, като същевременно държи тръбите възможно най-дълбоки за максимална ефективност на нагряване.
Динамика на натрупване на утайки
Утайката се утаява непрекъснато по време на работа на резервоара. Скоростта на натрупване зависи от процеса: баня с твърдо хромирано покритие може да генерира 2-5 mm утайка на месец; по-чиста никелова баня може да генерира по-малко от 1 mm на месец. Утайката не е еднородно одеяло. Той се натрупва в преспи и могили, повлиян от модела на циркулация на резервоара и наличието на самия топлообменник, което създава зони с ниска скорост, където утайката предпочитано се отлага.
Ако разстоянието от-до-пода е по-малко от очакваното натрупване на утайка между почистванията на резервоара, утайката ще влезе в контакт с тръбите преди следващото планирано почистване. След като утайката докосне тръбите, тя се издига нагоре чрез капилярно действие в пролуките между тръбите. Изолационният ефект намалява преноса на топлина и утайката в контакт с повърхността на горещата тръба се изпича в твърда, полепнала скала, която е трудна за отстраняване.
Оптималният просвет е: C=S × T + M, където S е скоростта на натрупване на утайки (mm/месец), T е интервалът между почистванията на резервоара (месеци) и M е граница на безопасност (обикновено 25-50 mm).
| Параметър за клирънс | Лека утайка (никелова баня) | Умерена утайка (киселинен цинк) | Тежка утайка (твърд хром) |
|---|---|---|---|
| Скорост на натрупване на утайка (mm/месец) | 0.5-1.0 | 1.5-3.0 | 3.0-6.0 |
| Типичен интервал на почистване (месеци) | 6-12 | 3-6 | 2-4 |
| Изчислена дълбочина на утайката при почистване (mm) | 3-12 | 5-18 | 6-24 |
| Марж на безопасност (mm) | 30 | 40 | 50 |
| Препоръчително разстояние от пода (mm) | 50-75 | 75-100 | 100-150 |
Въздействие на топлопреминаването на клирънса
Увеличаването на разстоянието от пода повдига целия тръбен сноп, намалявайки дълбочината на потапяне. Най-горните тръби се приближават до повърхността на течността, където могат да бъдат изложени по време на колебанията на нивото. Намалената дълбочина на потапяне също скъсява пътя на естествената конвекция-вертикалното разстояние, над което нагрятата течност се издига и създава циркулация.
За резервоар с дълбочина 2 - метра, увеличаването на просвета на пода от 50 mm на 150 mm намалява дълбочината на потапяне от 1950 mm на 1850 mm - 5% намаление. Въздействието върху общия пренос на топлина е малко, при условие че тръбите остават доста под повърхността на течността.
Загубата на топлина в долната зона е частично компенсирана от подобрен пренос на топлина от чисти тръби. Тръбите, които не са заровени в утайка, пренасят топлината по-ефективно. Нетният топлинен ефект от увеличения клирънс често е неутрален или леко положителен.
Достъпът за отстраняване на утайки
Просветът на пода също определя способността за отстраняване на утайката без повдигане на топлообменника. Хлабина от 100 mm или повече позволява вакуумна тръба за отстраняване на утайки или чистачка да премине под тръбите. Резервоарите, оборудвани с долни дренажни клапани, могат да се промиват чрез вкарване на чиста вода или технологичен разтвор на повърхността и източване от дъното, като утайката се извежда през дренажа. Просветът трябва да е достатъчен, за да позволи на промивния поток да премине под тръбите.
За резервоари без долни дренажи топлообменникът трябва да бъде проектиран за периодично повдигане-или на шарнирни секции, или на рамка, която може да се повдигне на кабели-, за да позволи отстраняване на утайката отдолу.
Резюме
Оптималното разстояние между тръбата-до-резервоара-за PTFE топлообменник се изчислява от скоростта на натрупване на утайки, интервала на почистване на резервоара и границата на безопасност. За процеси с лека утайка са достатъчни 50-75 mm. За процеси с тежка утайка като твърдо хромиране се препоръчват 100-150 mm. Просветът предотвратява контакта на утайката и изолира тръбите между почистванията, като същевременно минимизира загубата на дълбочина на потапяне. Адекватната хлабина също така позволява отстраняване на утайките без повдигане на топлообменника.
Инженерна поддръжка за оптимизиране на разположението на PTFE топлообменник е достъпна при подаване на данни за скоростта на натрупване на утайка, честота на почистване на резервоара, размери на резервоара и мощност на отопление.
