Изискване за дренаж
Хоризонталната топлообменна решетка от PTFE разчита на гравитацията за отвеждане на кондензат от тръбите към колектора за кондензат и от колектора към уловителя за пара. Ако наклонът е недостатъчен, кондензът се натрупва в тръбите и колектора. Събраният кондензат намалява ефективната повърхност за пренос на топлина, причинява воден удар, когато мехурчетата пара се срутват в преохладената течност и създава корозивна среда в металните системи. В системите от PTFE проблемът с корозията отсъства, но загубата на топлина при пренос и водният удар остават.
Минималният наклон за оттичане на конденза се определя от необходимостта да се преодолеят силите на повърхностното напрежение, които задържат капчиците конденз върху стената на тръбата, и съпротивлението на триене на потока в колектора.
Определяне на наклона
Кондензатът в наклонена тръба тече като стратифициран слой-течност на дъното, пара отгоре. Движещата сила за потока е компонентът на гравитацията по протежение на наклона: F=m × g × sin(θ), където m е масата на кондензата, g е гравитацията и θ е ъгълът на наклона. Тази сила трябва да преодолее напрежението на срязване на стената, където кондензатът контактува със стената на тръбата.
За PTFE тръбите ниската повърхностна енергия дава предимство. Водните капки върху PTFE имат висок контактен ъгъл (приблизително 108 градуса). Те вместо да мокрят повърхността. Перлите се навиват по-лесно от непрекъснат филм. Наклонът, необходим за иницииране на движението на капките върху PTFE, е по-нисък, отколкото върху намокряща се метална повърхност.
Експерименталните данни и полевият опит показват, че наклон от 1:100 (1 см на метър, приблизително 0,57 градуса) е достатъчен за надеждно оттичане на кондензат в PTFE тръби. Наклон от 1:50 (2 см на метър, приблизително 1,15 градуса) осигурява граница за производствени допуски и деформация на рамката при натоварване.
| Параметър за дренаж | Метална тръба | PTFE тръба |
|---|---|---|
| Минимален наклон за движение на капката | 1:50 (1,15 градуса) | 1:200 (0,29 градуса) |
| Препоръчителен минимален наклон (дизайн) | 1:50 | 1:100 (0,57 градуса) |
| Препоръчителен наклон с марж | 1:30 | 1:50 (1,15 градуса) |
| Ъгъл на контакт на водата с повърхността | 30-60 градуса (хидрофилен оксид) | 108 градуса (хидрофобен) |
| Дренажен механизъм | Филмов поток | Поток на капчици/зърна |
Наклонът на заглавката
Колекторът за кондензат събира кондензат от множество тръби и го доставя към връзката на уловителя на пара. Наклонът на колектора трябва да поеме натрупания поток от всички свързани тръби. Диаметърът на колектора е по-голям от диаметъра на отделните тръби, а дебитът на конденза е сумата от всички приноси на тръбите.
За колектор, обслужващ 20 тръби, всяка от които произвежда 0,5 kg/h кондензат, общият поток е 10 kg/h-приблизително 10 литра на час гореща вода. Това е малък поток за хедер с диаметър 40-50 mm. Основната грижа за дренажа не е капацитетът на потока, а пълното евакуиране на колектора, за да се предотврати застояла вода.
Колекторът трябва да има непрекъснат наклон надолу към връзката на уловителя на пара при минимум 1:100. Връзката на капана трябва да бъде в най-ниската точка на колектора. Нито една част от колектора не трябва да е по-ниска от връзката на капана-без провисвания, без джобове.
Проверката на инсталацията
По време на монтажа наклонът на тръбния сноп и колектора за кондензат трябва да се провери с нивелир или лазерен нивелир. Посоченият наклон - 1:50 или 1:100 - е достатъчно малък, за да бъде незабележим за окото. Разчитането на визуална преценка води до равни инсталации, които не се оттичат.
След монтажа може да се извърши тест за дренаж чрез въвеждане на вода във входа за пара и проверка дали тя се оттича напълно от изхода за кондензат, без да се натрупва. Всяка остатъчна вода показва ниска точка, която трябва да се коригира чрез регулиране на опорите на рамката.
Резюме
Наклон на кондензния колектор от 1:100 (0,57 градуса) е препоръчителният минимум за хоризонтални PTFE топлообменни решетки, като 1:50 (1,15 градуса) осигурява граница за производствени толеранси. Хидрофобната повърхност на PTFE позволява надеждно оттичане на капчици при по-плитки наклони в сравнение с металните тръби. Наклонът трябва да се провери по време на монтажа с нивелир-той е твърде малък, за да се прецени визуално. Тестът за дренаж след{10}}инсталацията потвърждава пълното отстраняване на конденза.
Инженерна поддръжка за проектиране на дренаж на PTFE топлообменник е достъпна при подаване на размери на тръбния сноп, брой тръби, налягане на парата и натоварване от кондензат.
