Wymienniki ciepła z rurami pionowymisą podstawą wielu gałęzi przemysłu. Są proste, niezawodne i powszechnie dostępne. Nie są to jednak rozwiązania uniwersalne i widzieliśmy je przeznaczone do niewłaściwych zastosowań częściej, niż chcielibyśmy przyznać.
Instalowaliśmy jednostki pionowe w zakładach chemicznych, elektrowniach i zakładach przetwórstwa spożywczego. Wymieniliśmy także kilka źle zaprojektowanych lub niewłaściwie zastosowanych. Oto, czego się właściwie dowiedzieliśmy.
Co wyróżnia konstrukcję arkusza rury pionowej?
W wymienniku ciepła z pionowymi rurami wiązka rur jest zorientowana pionowo. Arkusz rurowy znajduje się na górze lub na dole,-lub czasami na obu końcach-, a rury biegną pionowo przez powłokę.
Kluczowe różnice w stosunku do projektów poziomych:
- Odprowadzanie kondensatu – grawitacja działa dla Ciebie, a nie przeciwko Tobie. Kondensat w instalacjach skraplających spływa w dół i nie gromadzi się na powierzchniach rur.
- Naturalna cyrkulacja – efekt syfonowania termicznego wspomaga przepływ, w niektórych przypadkach zmniejszając wymagania pompy.
- Usuwanie osadów – ciała stałe i osady mają tendencję do osiadania na dnie, gdzie można je zebrać lub wydmuchać.
Kompromis-:
- Prześwit wysokościowy – potrzebna jest przestrzeń w pionie, czasami bardzo dużo
- Podparcie rur – dłuższe rury pionowe wymagają podpór pośrednich, aby zapobiec uginaniu się i wibracjom
- Dostęp konserwacyjny – praca na wiązce pionowej może być trudniejsza niż praca pozioma na poziomie gruntu
Dwie typowe konfiguracje
Pracujemy z dwoma głównymi projektami pionowymi:
Górna-osłona rurowa (przepływ w dół):
- Płyn wpływa od góry, spływa rurkami
- Kondensat spływa naturalnie
- Najlepsze do: zastosowań związanych z kondensacją, gdzie ciecz musi szybko opuścić
- Najgorsze dla: usług z-gazami nieskraplającymi się (gromadzą się na dnie)
Arkusz rurowy montowany na dole-(przepływ w górę):
Płyn wpływa od dołu i przepływa rurkami w górę
Lepiej gotować lub odparowywać (para ulatnia się z góry)
Najlepszy do: reboilerów, parowników
Najgorsze dla: mediów z zawiesinami (osiadają na dnie i zatykają dopływ)
Używaliśmy obu. Wybór zależy całkowicie od fazy płynu i miejsca, w którym ma się udać para lub ciecz.
Gdzie projekty pionowe faktycznie wyróżniają się
Bazując na naszym doświadczeniu terenowym:
Usługi kondensacyjne
Kondensat swobodnie spływa, zmniejszając grubość filmu cieczy na rurach
Współczynniki przenikania ciepła są zazwyczaj o 15–25% wyższe niż poziome w tej samej instalacji
Widzieliśmy, że skraplacze pionowe przewyższają skraplacze poziome w zastosowaniach związanych z kondensacją pary i węglowodorów
Usługi zanieczyszczania (z użyciem odpowiednich substancji stałych)
Grawitacja pomaga osadom zsuwać się z rur lub osiadać na dnie
Dolne otwory wydmuchowe-lub spustowe umożliwiają okresowe usuwanie nagromadzonych cząstek stałych
Odstępy między czyszczeniami są zazwyczaj o 20–40% dłuższe niż w przypadku urządzeń poziomych w ramach tej samej usługi
Podłogi-o ograniczonej przestrzeni
Jeśli powierzchnia podłogi jest ograniczona, jednostki pionowe można zmieścić w obszarach, w których nie zmieszczą się jednostki poziome
Umieściliśmy wymienniki pionowe w pomieszczeniach mechanicznych, do których nie mogłaby trafić żadna jednostka pozioma
Gdzie projekty pionowe są słabsze
1. Usługi o wysokiej zawartości-gazu nieskraplającego się
Substancje nieskraplające mają tendencję do gromadzenia się w górnej części skraplacza z przepływem w dół, zakrywając rury i ograniczając przenoszenie ciepła
W przypadku przepływu w górę mogą gromadzić się u góry i powodować wiązanie pary
Potrzebujesz dedykowanych otworów wentylacyjnych w najwyższych punktach, co oznacza większą złożoność
2. Usługi gazowe-dużej prędkości
Rury pionowe mogą wibrować bardziej niż rury poziome z powodu-efektów przepływu krzyżowego
Musieliśmy dodać dodatkowe wsporniki rur, aby zapobiec uszkodzeniom spowodowanym wibracjami
Płyty nośne zmniejszają również efektywną powierzchnię wymiany ciepła
3. Usługi wymagające częstej kontroli wewnętrznej
Dostęp do wiązki pionowej jest trudniejszy bez specjalistycznego sprzętu podnoszącego
Widzieliśmy, jak zespoły konserwacyjne opóźniały inspekcje, ponieważ dostęp do górnej blachy tuby był utrudniony
Nasze praktyczne wskazówki dotyczące konserwacji:
Zapewnij prześwit nad głową umożliwiający demontaż wiązki (co najmniej 1,5 x długość rury)
Zapewnij stałe punkty podnoszenia lub dedykowany podnośnik
Zainstaluj włazy lub otwory inspekcyjne zarówno na górze, jak i na dole-przeskakiwanie na dolnym porcie to częsty błąd, jaki widzieliśmy
Jedna rzecz, którą zawsze sprawdzamy: odstępy między wspornikami rur
Rury pionowe są podatne na wyboczenie pod własnym ciężarem, jeśli długość niepodparta jest zbyt długa. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku cienkościennych-rur i materiałów wysokostopowych.
Nasza specyfikacja wsporników rur pionowych:
Maksymalna długość samonośna: 1,5–2,0 m dla większości materiałów
W przypadku dłuższych rur należy stosować pośrednie płyty wsporcze (przegrody) w rozstawie 1,0–1,5 m
Sprawdź naprężenie wyboczeniowe rury pod głowicą hydrostatyczną
Lista kontrolna wyboru dla pionowych wymienników rurowych
Przed określeniem pionu:
- Rodzaj usługi – kondensacja czy gotowanie? Pionowy wyróżnia się kondensacją. W przypadku rozsądnego ogrzewania/chłodzenia ustawienie poziome może być równie skuteczne.
- Substancje niekondensujące się- – czy są obecne? Jeśli tak, rozważ montaż poziomy lub dodaj elementy wentylacyjne.
- Powierzchnia podłogi a wysokość – czy zapewniony jest odstęp pionowy umożliwiający demontaż rur?
- Podparcie rury – sprawdzić długość samonośną zgodnie z zaleceniami producenta.
- Drenaż – czy kondensat lub osad będą gromadzić się w miejscu, w którym można je usunąć?
- Dostęp konserwacyjny – czy dysponujesz dźwigiem lub podnośnikiem? Czy górna głowica jest dostępna?
- Materiał – stopy wysokie mogą być bardziej podatne na wyboczenie. Sprawdzać.
- Możliwość CIP – czy płyn czyszczący może dotrzeć do wszystkich powierzchni? W jednostkach pionowych jest to zwykle łatwiejsze niż poziome.