Outdoor Laskennan haaste
Ulkona asennettava PTFE-lämmönvaihdin kokee ympäristön lämpötilat, jotka vaihtelevat 15-20 astetta päivän ja yön välillä ja 30-40 astetta kesän ja talven välillä. Vaihtimen ja sen yhdysputkiston lämpöhäviö ympäristöön vaihtelee suhteessa. Malli, joka ottaa huomioon vain keskimääräisen talven lämpötilan, voi olla alimitoitettu pakkasen aikana. Suunnittelu äärimmäisen minimilämpötilojen hukkaamiseen normaalin käytön aikana.
Lämpöhäviölaskelmassa tulee ottaa huomioon sekä lämpöhäviötä aiheuttava keskilämpötilaero että vaihtimen suurimman tarvittavan tehon määräävä huippuhäviö. Sen on myös puututtava jäätymisvaaraan sammutuksen aikana, kun lämpöä ei syötetä ja vaihdin jäähtyy ympäristön lämpötilaan.
Toisin kuin metalliset vaihtimet, PTFE:llä on turvamarginaali jäätymisvaurioita vastaan. Joustava fluoripolymeeri mahdollistaa jäätymisveden laajenemisen rikkomatta-ominaisuutta, joka vaikuttaa jäätymissuojastrategiaan.
Lämpöhäviön komponentit
Ulkona olevan PTFE-lämmönvaihdinasennuksen lämpöhäviö koostuu kolmesta osasta. Säiliön tai vaihtimen rungon hävikki tapahtuu säiliön tai vaihtimen ulkopinnoilta ympäröivään ilmaan. Häviönopeus riippuu pinta-alasta, prosessinesteen ja ympäröivän ilman välisestä lämpötilaerosta sekä eristeen ja ulkoisen ilmakalvon läpi tapahtuvasta kokonaislämmönsiirtokertoimesta.
Yhteenliittävien putkien katoaminen tapahtuu maanpäällisestä{0}}vaihtimen ja prosessin välisestä putkistosta. Jopa eristyksen kanssa jokainen putken metri aiheuttaa mitattavissa olevan lämpöhäviön. Putkiston kokonaishäviö riippuu avoimen putken pituudesta ja lämpötilaerosta.
Tuulen-tehostettu häviö lisää ulkoista lämmönsiirtokerrointa. 5 m/s tuuli voi kaksinkertaistaa lämpöhäviön tyynään ilmaan verrattuna. Asennuspaikan tuulitiedot tulee sisällyttää lämpöhäviölaskelmaan.
Taulukko 1: Lämpöhäviön laskentakertoimet ympäristön olosuhteiden mukaan (50 asteen prosessineste, 10 m² esillä oleva pinta, 25 mm:n mineraalivillaeristys)
| Ympäristön kunto | Lämpötilaero ( aste ) | Tuulen nopeus (m/s) | Ulkoinen kalvokerroin (W/m²·K) | Lämpöhäviö (kW) | Prosenttiosuus suunnittelutyöstä (75 kW) |
|---|---|---|---|---|---|
| Kesäiltapäivä (35 astetta, edelleen) | 15 | 0.5 | 5 | 1.2 | 1.6% |
| Kesäyö (22 astetta, vielä) | 28 | 0.5 | 5 | 2.2 | 2.9% |
| Talvi-iltapäivä (10 astetta, tuulinen) | 40 | 3 | 12 | 4.8 | 6.4% |
| Talviyö (-5 astetta, tuulinen) | 55 | 3 | 12 | 6.6 | 8.8% |
| Pakkanen (-20 astetta, tuuli) | 70 | 8 | 22 | 12.3 | 16.4% |
| Äärimmäinen minimi (-30 astetta, tuuli) | 80 | 8 | 22 | 14.1 | 18.8% |
Lämpöhäviöarvot eristämättömällä säiliöpinnalla olisivat 4-6 kertaa suuremmat. Eristys on välttämätöntä ulkoasennuksissa.
Eristyksen optimointi
Lämpöhäviölaskelmat ohjaavat eristeen paksuuden valintaa. Taloudellinen optimi tasapainottaa paksumman eristyksen kustannukset ja laitteiston käyttöiän aikana säästetyn energian arvon. Ulkoasennuksissa kylmissä ilmastoissa laskelma johtaa usein 50-75 mm eristyspaksuuksiin.
Eristyksen tulee olla säänkestävää. Sateelle, lumelle ja UV-säteilylle alttiina oleva ulkoeristys hajoaa nopeasti ilman suojapäällystettä. Alumiininen tai ruostumaton teräsvaippa suojaa eristystä ja tarjoaa kestävän, puhdistettavan pinnan. Kaikki liitokset on tiivistettävä veden pääsyn estämiseksi, mikä heikentää eristyksen tehokkuutta.
PTFE-vaihtimet muodostavat erityisen eristyshaasteen laippaliitännöissä ja kokoojaliitännöissä. Eristysjärjestelmän on sallittava säännöllinen pääsy tarkastusta ja huoltoa varten ilman, että se vahingoittuu irrotuksen ja vaihdon aikana. Näissä paikoissa olevat irrotettavat eristyspeitot tarjoavat tarvittavan pääsyn.
Jäätymissuojastrategia
Kun ulkona oleva PTFE-lämmönvaihdin sammuu talvella, putkien sisään jäänyt prosessineste voi jäätyä. Vesi laajenee noin 9 % jäätyessään, jolloin syntyy painetta, joka voi halkaista jäykät putket ja astiat.
PTFE-putket mahdollistavat jään laajenemisen ilman murtumista. Materiaalin murtovenymä ylittää 200 % ja sen joustavuus matalissa lämpötiloissa-PTFE pysyy sitkeänä -200 asteeseen asti - sallii putken laajentua jäätyvän veden mukana. Metalliset kokoojat, laipat ja PTFE-vaihtimeen liitetyt putkistot eivät kuitenkaan jaa tätä jäätymistoleranssia.
Jäätymissuojastrategia keskittyy siksi metallikomponentteihin. Paljastuneiden metalliputkien, jakoputkien ja venttiilien lämpöjäljitys estää jäätymisen sammutuksen aikana. Itse PTFE-putket eivät vaadi jäätymissuojaa, vaikka putkien sisällä oleva neste tulee tyhjentää tai antaa kiertää hitaasti, jos jäätymisolosuhteet jatkuvat.
Yhteenveto
Ympäristön lämpötilan vaihtelut vaikuttavat ulkoisiin PTFE-lämmönvaihdinasennuksiin vaihtelevan lämpöhäviön kautta, joka on otettava huomioon vaihtimen mitoituksessa. Eristeen paksuus on optimoitu paikalliseen ilmastoon, ja säänkestävä verhous on välttämätön kestävyyden kannalta. Tuulen vaikutukset lämpöhäviöön ovat merkittäviä ja ne tulisi ottaa huomioon laskelmissa.
PTFE-putket sietävät jäätymislaajenemista ilman vaurioita, mikä tarjoaa luontaisen suojan talviseisokkien vakavimpia seurauksia vastaan. Jäätymissuojatyöt keskittyvät PTFE-vaihtimeen kytkettyihin metallisiin järjestelmäkomponentteihin.
Suunnittelusuositukset ulkokäyttöön PTFE-lämmönvaihtimen eristykseen ja jäätymissuojasuunnitteluun ovat saatavilla toimitettaessa paikan meteorologiset tiedot, prosessinesteen ominaisuudet, käyttö- ja sammutuslämpötilaprofiilit ja putkisto.
