Etäasennuksen ongelma
Tilarajoitukset pakottavat joskus PTFE-lämmönvaihtimen asennuksen pois prosessisäiliöstä. Vaihdin sijaitsee parvella, viereisessä huoneessa tai rakennuksen ulkopuolella. Yhdistävä putkisto kuljettaa lämmitettyä prosessinestettä vaihtimesta säiliöön ja palauttaa jäähdytetyn nesteen uudelleenlämmitystä varten.
Jokainen metri yhdysputkia menettää lämpöä ympäröivään ympäristöön. Lämmitetty liuos, joka lähtee PTFE-vaihtimesta 65 asteessa, voi saapua säiliöön 58 asteen lämpötilassa. Lämpötilan lasku edustaa menetettyä lämmitystehoa. Vaihtimen on työskenneltävä kovemmin kompensoidakseen, mikä lisää höyryn kulutusta ja mahdollisesti ylittää sen suunnittelutehtävän.
Kysymys suunnittelijalle: kuinka paljon kapasiteettia menetetään ja millä putken pituudella etäasennus tulee epätaloudelliseksi?
Lämmönhäviömekanismi
Yhteenliittävien putkien lämpöhäviö noudattaa Newtonin jäähdytyslakia. Lämmönhäviön nopeus riippuu nesteen ja ympäröivän ilman lämpötilaerosta, putken pinta-alasta ja kokonaislämmönsiirtokertoimesta nesteestä ympäristöön.
Eristämätön metalliputkisto menettää lämpöä nopeasti. Halkaisijaltaan 50 mm:n putken kantava ratkaisu 65 asteen kulmassa 20 asteen ympäristön läpi menettää noin 150-250 W lineaarimetriä kohti. 20 metrin juoksussa häviö on 3-5 kW. 30 kW:n lämmitysjärjestelmässä tämä tarkoittaa 10-17 % tehon vähennystä.
Eristetty putkisto vähentää häviöitä merkittävästi. Oikein määritelty 25-50 mm paksuinen mineraalivilla- tai vaahtomuovieristys vähentää lämpöhäviötä 20-40 W:iin metriä kohti. Sama 20 metrin juoksu menettää vain 0,4-0,8 kW - hallittavissa oleva 1-3 % järjestelmän kapasiteetista.
Taulukko 1: Yhteenliittävien putkien lämpöhäviö (50 mm putki, 65 astetta nestettä, 20 astetta ympäristö)
| Eristyksen kunto | Lämpöhäviö per metri (W/m) | 10 metrin juoksuhäviö (kW) | 20 metrin juoksuhäviö (kW) | Tehokas kapasiteetin menetys (30 kW järjestelmä) |
|---|---|---|---|---|
| Eristämätön teräsputki | 200 | 2.0 | 4.0 | 13% |
| Eristämätön PTFE-putki | 160 | 1.6 | 3.2 | 11% |
| 25mm mineraalivillaeristys | 35 | 0.35 | 0.7 | 2.3% |
| 50mm mineraalivillaeristys | 18 | 0.18 | 0.36 | 1.2% |
| Esieristetty (vaahtomuovi-täytetty) putki | 12 | 0.12 | 0.24 | 0.8% |
Lämpöhäviön arvot ovat likimääräisiä vaakasuuntaiselle putkelle tyynessä ilmassa. Todelliset häviöt riippuvat tuulen nopeudesta, putkien tuista ja eristyksen eheydestä.
PTFE-putkistoa koskevia huomioita
PTFE-yhdysputkien lämmönjohtavuus on alhaisempi kuin metallilla, mikä tarjoaa vaatimattoman eristyksen. Eristämättömän PTFE-putken lämpöhäviö on noin 20 % pienempi kuin vastaavan teräsputken. Tämä pieni etu ei poista eristystarvetta pidemmillä käyttöajoilla.
PTFE-putkilla on korkea lämpölaajenemiskerroin. Pitkät suorat juoksut vaativat laajennussilmukoita tai palkeita liiallisen jännityksen estämiseksi kiinteissä kohdissa. Laajennustilat on integroitava eristysjärjestelmään, jotta vältetään eristämättömien osien muodostuminen laajennussaumoihin.
PTFE-putken tukiväli on pienempi kuin teräksellä alhaisemman jäykkyyden vuoksi. Tuet luovat lämpösiltoja eristeen läpi. Jokaisen tuen tulee sisältää eristystyyny putken ja tukipuristimen välillä paikallisen lämpöhäviön minimoimiseksi.
Suunnitteluohjeet etäasennuksiin
Minimoi putken pituus ensin. Sijoita PTFE-lämmönvaihdin niin lähelle säiliötä kuin fyysiset rajoitteet sen sallivat. Jokainen säästetty metri vähentää lämpöhäviöitä ja putkiston ja eristyksen pääomakustannuksia.
Eristä perusteellisesti. Kaikki kuumat liitosputket, mukaan lukien liittimet, laipat ja venttiilit, on eristettävä. Irrotettavat eristystyynyt mahdollistavat pääsyn laippaan ja venttiiliin ilman pysyvää lämpöhäviötä.
Mitoita vaihtimen laskennallinen lämpöhäviö, joka sisältyy suunnittelutöihin. 30 kW:n prosessikuorma 2 kW:n putkihäviöllä vaatii 32 kW vaihtimen, ei 30 kW. Lisäkustannukset ovat pienet verrattuna huonon suorituskyvyn havaitsemiseen asennuksen jälkeen.
Harkitse pumpatun kierrätyksen virtausnopeutta. Suuremmat virtausnopeudet lisäävät hieman lämpöhäviötä metriä kohti, mutta vähentävät lämpötilan pudotusta kulkua kohti. Nettovaikutus toimituslämpötilaan riippuu tietystä putkikokoonpanosta.
Yhteenveto
Kauko-PTFE-lämmönvaihdinasennukset menettävät lämmityskapasiteettia toisiinsa liittävien putkien lämpöhäviön vuoksi. Yli 10 metrin eristämättömät putkistot voivat menettää yli 10 % järjestelmän kapasiteetista. Oikea eristys vähentää häviöt 1-3 %.
Suunnitteluohjeissa asetetaan etusijalle putken pituuden minimoiminen, kaikkien kuumien pintojen eristäminen ja laskettujen häviöiden sisällyttäminen vaihtimen mitoitukseen. PTFE-putkiston alhaisempi lämmönjohtavuus tarjoaa pienen luontaisen edun, mutta se ei korvaa eristystä.
Tekninen analyysi PTFE-lämmönvaihtimen etäasennukseen on saatavilla, kun toimitetaan putkien sijoittelu, putkimateriaali ja halkaisija, nesteen lämpötila, ympäristöolosuhteet ja saatavilla olevat eristystiedot.
