Kemiantehtaan on lisättävä jäähdytyskapasiteettia olemassa olevaan astiaan, mutta käytettävissä oleva tila on kiinteä, lyhyt ja leveä sylinterimäinen kuori. Perinteistä pitkä-putki PTFE-lämmönvaihdinnippua ei voida ottaa mukaan. Lämpöteho on siksi puristettava rajoitettuun geometriaan, samalla tavalla kuin suuren moottorin sovittaminen kompaktiin alustaan ulkoista kuorta muuttamatta.
Putken pituusrajoitukset jälkiasennettavan PTFE-vaihtimen suunnittelussa
Vuonna aputken pituus PTFE-vaihdin olemassa oleva astian jälkiasennus, suunnittelun perusrajoitus on pikemminkin geometrinen kuin lämpö. Saatavilla oleva astia määrittelee putken maksimipituuden, jota ei voida ylittää, mikä rajoittaa suoraan lämmönsiirtopinta-alaa putkea kohti.
Koska kokonaislämpöteho on verrannollinen lämmönsiirtopinta-alaan, ja pinta-ala on funktio:
Putken ulkopinta
Putken pituus
Putkien lukumäärä
putken pituuden lyheneminen on kompensoitava lisäämällä putkien määrää.
Putkien määrän ja kuoren halkaisijan lisääminen-pois
Kun putken pituus on rajoitettu, lämpöteho säilyy lisäämällä putkien määrää nipussa. Tämä suunnittelutapa johtaa luonnolliseen seuraukseen: vaipan halkaisijan täytyy kasvaa, jotta putken tiheys kasvaa.
Tuloksena olevalle kokoonpanolle on tunnusomaista:
Lyhyempi putken pituus
Suurempi kuoren halkaisija
Suurempi putkien määrä nipun poikkileikkausta kohti{0}}
Suunnittelu kyykkyy alas ja bulkkii ylös ja vaihtaa aksiaalisen pituuden säteittäiseen pakkaustiheyteen.
Vaikka suurempi kuoren halkaisija lisää materiaalikustannuksia, tämän usein kompensoivat paljon korkeammat kustannukset, jotka liittyvät:
Aluksen muutos
Vaihtimen ulkoinen siirto
Prosessiputkiston uudelleenreititys
Jälkiasennusskenaarioissa vaihtimen uudelleensuunnittelu on tyypillisesti edullisin tapa.
Virtauksen optimointi useilla putken läpikulkuilla
Lyhyemmät putket vähentävät putken{0}}puolen paineen pudotusta kulkua kohti. Tämä tarjoaa suunnittelun joustavuutta lisätä putken läpikulkujen määrää, yleensä 1–2:sta neljään tai useampaan.
Kulkujen määrän lisääminen auttaa ylläpitämään:
Riittävä putken{0}}sivunopeus
Parempi turbulenssi ja lämmönsiirtokerroin
Vähentynyt laminaarivirtauksen heikkenemisen riski
Passiosiointi on kuitenkin tasapainotettava huolellisesti liiallisen epäjakauman välttämiseksi.
U-Tube Bundle tilaoptimointistrategiana
AU-putkikokoonpano tarjoaa lisäratkaisun asennuksiin, joissa on rajoitetusti tilaa. Tässä järjestelyssä jokainen putki on taivutettu takaisin itsensä päälle, jolloin molemmat päät voidaan kiinnittää yhdeksi putkilevyksi.
Edut sisältävät:
Lisääntynyt lämmönsiirtopinta-ala pienemmällä aksiaalipituudella
Lämpölaajenemisen huomioon ottaminen ilman lisälaajenemissaumoja
Vaaditun kuoren pituuden lyhennys samaan tehtävään
aputken pituus PTFE-vaihdin olemassa oleva astian jälkiasennus, U-putken suunnittelu voi merkittävästi lisätä tehokasta lämmönsiirtoaluetta rajoitetun jalanjäljen sisällä.
On kuitenkin huomioitava mekaaniset rajoitukset:
Pienin taivutussäde on säilytettävä, jotta vältetään PTFE:n muodonmuutos tai taittuminen
Putken jännityksen on pysyttävä sallituissa rajoissa lämpökierron aikana
Valmistustoleranssien on varmistettava tasainen virtauksen jakautuminen U--putken molemmissa jaloissa
Asennus- ja huoltorajoitukset
Vaikka lämpöteho saavutetaan, mekaaninen saavutettavuus on edelleen hallitseva tekijä. Suurennetun vaipan halkaisijan on silti täytettävä:
Aluksen miehistön pääsyrajoitukset
Nosturin nosto- ja asennusrajoitukset
Tulevaisuuden nippujen poistovaravaatimukset
Näiden rajoitusten huomiotta jättäminen voi johtaa termisesti oikeaan, mutta mekaanisesti käyttökelvottomaan suunnitteluun.
Suunnittelutasapaino jälkiasennussovelluksissa
PTFE-vaihtimen jälkiasennus on luonnostaan usean{0}}muuttujan optimointiongelma, johon liittyy:
Aluksen geometrian asettamat putken pituuden rajoitukset
Vaadittu lämmönsiirtovelvollisuus
Painehäviön rajoitukset
Mekaanisen asennuksen toteutettavuus
Lämpösuunnitteluohjelmistoa käytetään tyypillisesti iteroimaan näiden rajoitusten välillä, kunnes toteutettavissa oleva konfiguraatio tunnistetaan.
Johtopäätös
Putken pituuden valitseminen PTFE-vaihtimelle olemassa olevaan astiaan on klassinen jälkiasennettava lämpöpakkaushaaste. Kun aksiaalinen tila on rajallinen, lämmönsiirtoalue säilyy lisäämällä putkien määrää, laajentamalla vaipan halkaisijaa ja valinnaisesti ottamalla käyttöön U-putkikokoonpano.
Tuloksena on lyhyempi, paksumpi ja joskus taitettu lämmönvaihdin, joka maksimoi lämpötehon tiukkojen geometristen rajojen sisällä.
Räätälöity-PTFE-vaihdin voidaan sovittaa lähes mihin tahansa asennustilaan, mikäli lämpö-, hydrauliset ja mekaaniset rajoitteet tasapainotetaan yhtenäisenä suunnitteluongelmana.
