Putken passin laskenta
PCB:n kemiallinen kuparilinja toimii 38-42 asteessa tiukan lämpötilatoleranssin kanssa. PTFE-lämmönvaihtimen tulee tuottaa 35 kW lämmitystehoa 2 bargin höyryllä. Käytettävissä olevaan säiliötilaan mahtuu 1,2 x 0,8 metrin kelan jalanjälki. Suunnittelukysymys: kuinka monta putkea tämän jalanjäljen läpi saavuttaa vaadittu lämmönsiirto?
Putkipassit määräävät kaksi asiaa. Enemmän läpikulkuja lisää putken kokonaispituutta ja pinta-alaa kiinteän jalanjäljen sisällä. Mutta useammat kierrokset lisäävät myös höyryn -puolen paineen laskua ja vaikeuttavat kondenssiveden poistumista. Optimaalinen läpäisymäärä tuottaa tarvittavan lämmönsiirron ylittämättä höyryn painebudjettia tai aiheuttamatta vedenpoistoongelmia.
Laskentamenetelmä
Laskenta etenee asteittain lämpövelvollisuudesta läpäisylaskentaan.
Vaadittu pinta-ala tulee ensin. Kun teho on 35 kW, höyry 133 astetta, kylpy 40 astetta, LMTD noin 85 astetta ja U--arvo 280 W/m²·K ohutseinämäiselle PTFE:lle, vaadittu pinta-ala on 35 000 / (280 × 82}}}} m² {{1.
Putken pituus seuraa pinta-alasta ja putken halkaisijasta. Käyttämällä 8 mm:n ulkohalkaisijan letkua jokainen lineaarimetri tarjoaa 0,0251 m² pinta-alan. Vaadittu kokonaispituus on 1,47 / 0.0251=58.6 metriä.
Passien määrä jakaa kokonaispituuden kunkin lähdön pituudella. Käytettävissä oleva 1,2 metrin jalanjälki mahdollistaa noin 1,1 metrin aktiivisen pituuden. Jokainen läpikulku antaa 1,1 m putken pituuden. Vaaditut läpäisymäärät: 58,6 / 1.1=53.3, pyöristettynä ylöspäin 54:ään.
Taulukko 1: Putken läpimenolaskenta 35 kW:n sähköttömälle kuparilämmittimelle
| Parametri | Arvo | Yksikkö |
|---|---|---|
| Lämpömaksu | 35 | kW |
| Höyryn lämpötila (2 barg) | 133 | tutkinnon |
| Kylvyn lämpötila | 40 | tutkinnon |
| LMTD | 85 | tutkinnon |
| Suunnittele U{0}}-arvo | 280 | W/m²·K |
| Vaadittu pinta-ala | 1.47 | m² |
| Putken OD | 8 | mm |
| Pinta-ala lineaarimetriä kohti | 0.0251 | m²/m |
| Putken kokonaispituus | 58.6 | m |
| Käytettävissä oleva passin pituus | 1.1 | m |
| Laskettu passien määrä | 54 | kulkee |
| Suositeltu läpäisymäärä (10 % marginaalilla) | 60 | kulkee |
Konfigurointi jalanjäljen sisällä
Kuusikymmentä kulkua 1,2 m × 0,8 m jalanjäljen sisällä vaatii putkien järjestämisen riveiksi ja sarakkeiksi. Kun putket on sijoitettu 25 mm:n väliin, jotta liuos virtaa niiden välillä, 0,8 metrin leveydelle mahtuu 32 putkea riviä kohden. Kuusikymmentä kulkua, jotka on järjestetty kahdeksi 30 putken riviksi, mahtuu jalanjäljen sisään.
Kaksi riviä voidaan pinota pystysuunnassa kaksitasoiseksi{0}}ruudukoksi. Höyry tulee jakokokoojaan, virtaa 30 yhdensuuntaisen putken läpi ylärivissä, palaa 30 putken kautta alemmassa rivissä ja kerääntyy kondenssiveden kokoojaan. Tämä yksisuuntainen -höyryvirtaus rinnakkaisilla putkipiireillä minimoi painehäviön ja saavuttaa vaaditun kokonaispituuden.
Sähköttömän kuparin ominaisrajoitukset
Sähköttömät kuparikylvyt tarjoavat ainutlaatuisia lämmittimen suunnittelun rajoituksia lämpölaskelmien lisäksi. Kylpy on termodynaamisesti epävakaa. Seinän liiallinen lämpötila laukaisee spontaanin kuparin kerrostumisen lämmittimen pinnalle-sama levy-poistoongelma, joka tuhoaa metalliset lämmittimet.
PTFE eliminoi katalyyttisen pinnoituksen, mutta seinän lämpötilalla on silti merkitystä. Yli 140 asteen höyryn lämpötiloissa paikallinen kylvyn hajoaminen putken seinämän lähellä on mahdollista jopa ilman katalyyttisiä pintavaikutuksia. Valittu 2 barg höyry tarjoaa 133 asteen kyllästyslämpötilan pitäen seinämän lämpötilan turvallisesti hajoamisrajan alapuolella.
Läpäisymäärä vaikuttaa tähän turvamarginaaliin. Liian harvat kierrokset lisäävät höyryn nopeutta ja painehäviötä, mutta eivät muuta seinän lämpötilaa. Liian monta kulkua heikentää yksittäisen putken höyryvirtausta, mikä saattaa aiheuttaa epätasaista kondenssiveden poistumista ja kylmiä kohtia. Laskettu 60 kierron konfiguraatio tarjoaa tasapainoisen virtauksen jakautumisen.
Kondenssivedenpoisto moni{0}}kanavamalleissa
Useat putket vaativat asianmukaisen kondenssiveden poiston jokaiselta läpikäynniltä. Loukkuun jäänyt lauhde vähentää tehokasta lämmönsiirtopinta-alaa ja aiheuttaa vesivasarariskin. Jokaisen kierron on kallistettava alaspäin kohti kondenssiveden keräysputkea.
60-passin kaksi-tason määrityksessä alempi rivi valuu luonnollisesti otsikkoon. Ylärivi vaatii pientä kaltevuutta, joka on rakennettu tukirakenteeseen. Höyrylukot, jotka on mitoitettu kondenssiveden kokonaiskuormitukselle täydessä käytössä, täydentävät tyhjennyssuunnittelun. Kelluvat-ja-termostaattiset erottimet ovat suositeltavia lauhdekuormien moduloimiseen, jotka ovat tyypillisiä lämpötilasäädetyille kemiallisille kylpyille.
Yhteenveto
PTFE-lämmönvaihdinputkien läpikulkujen laskeminen kemiallisille kuparikylpyille lasketaan lämpömäärästä pinta-alasta putken pituuteen läpikulkumäärään. 35 kW:n esimerkki tuottaa 60 läpikulkua 8 mm:n ulkohalkaisijaltaan putkia, jotka on järjestetty kaksitasoiseen verkkoon 1,2 m × 0,8 metrin jalanjäljen sisällä.
Sähkötön kuparikemia lisää seinän lämpötilarajoituksia, jotka vaikuttavat höyrynpaineen valintaan. PTFE-materiaali eliminoi katalyyttilevyn{1}}poistoriskin. Oikea lauhteenpoiston suunnittelu varmistaa, että jokainen läpikulku myötävaikuttaa täysin lämmönsiirtoon.
Tekninen analyysi PCB-kuparilinjan PTFE-lämmönvaihtimien mitoituksista on saatavilla, kun hauteen tilavuus, käyttölämpötila, lämpenemisaikavaatimus, käytettävissä oleva höyrynpaine, säiliön mitat ja nykyiset lämmittimen suorituskykytiedot on toimitettu.
