Ovira za mešanje
Cilindrični procesni rezervoarji s sredi-vgrajenimi mešalniki predstavljajo klasičen izziv pri načrtovanju izmenjevalnika toplote. Idealno mesto za potopni grelnik,-enakomerno porazdeljen po prečnem-preseku-posode, je mešalna gred. Toplotni izmenjevalnik se mora prilegati obročastemu prostoru med gredjo in steno rezervoarja, hkrati pa zagotavljati dovolj prostora za vrtenje gredi, dostop do rotorja in čiščenje rezervoarja.
Standardna pravokotna mreža izmenjevalnika toplote iz PTFE se ne more prilegati v ta prostor, ne da bi zapustila velika neogrevana območja ali motila mešalo. Geometrija zbiralnika po meri-krožna ali segmentirana-je v skladu z razpoložljivim obročastim volumnom in poveča nameščeno površino za prenos toplote.
Zasnova obročaste glave
Toplotni izmenjevalnik je zasnovan kot krožna mreža s sredinsko odprtino za mešalno gred. Tej geometriji služita dve razporeditvi zbiralnika: neprekinjen krožni zbiralnik z radialnimi cevnimi povezavami ali segmentiran zbiralnik, sestavljen iz ločnih odsekov, ki so med seboj povezani s prožnimi cevnimi zankami.
Neprekinjen krožni zbiralnik je obroč iz PTFE, nameščen na obodu rezervoarja, bodisi na dnu rezervoarja (za talno{0}}vgrajeno mrežo) ali obešen na rob rezervoarja (za navpično usmerjeno mrežo). Cevi se povezujejo z glavo po obodu in segajo radialno navznoter proti osrednji odprtini. Dolžina cevi se spreminja z radialnim položajem na glavi, kar ustvarja vzorec, ki zapolnjuje obročasti prostor.
Pri velikih rezervoarjih, kjer bi bilo težko izdelati in namestiti en neprekinjen zbiralnik, segmentirana zasnova razdeli obroč na sektorje-običajno 4 ali 6. Vsak sektor ima svoj lasten zbiralni lok, cevni snop in povezave za paro/kondenzat. Sektorje je mogoče namestiti in odstraniti neodvisno, kar poenostavi dostop za vzdrževanje skozi kanal rezervoarja.
| Parameter oblikovanja | Neprekinjena krožna glava | Segmentirana glava (4 sektorji) |
|---|---|---|
| Oblika glave | Celoten obroč (360 stopinj) | 4 × 90 stopinjski ločni odseki |
| Premer glave | 80-90 % ID rezervoarja | Enako (ločni del obroča) |
| Premer osrednje odprtine | Premer mešalne gredi + 200-300 mm razdalje | enako |
| Usmerjenost cevi | Radialno (pravokotno na obroč glave) | Radialno |
| Sprememba dolžine cevi | Progresivna (kratka na notranjem radiju, dolga na zunanjem) | Progresivno v vsakem sektorju |
| Največja dimenzija glave | Premer rezervoarja (potreben je velik kanal) | Dolžina tetive loka (prilega se standardnemu prehodu) |
| Namestitev | Sestav z enim dvigom ali-rezervoarjem | Sektor-po-sektor; možnost namestitve skozi kanal |
| Dostop za vzdrževanje | Za popolno odstranitev svežnja je potreben odtočni rezervoar | Izolirajte in odstranite posamezne sektorje |
Zahteve za dovoljenje za mešanje
Osrednja odprtina v rešetki toplotnega izmenjevalnika mora zagotavljati dovolj prostora za gred mešala in tekač. Odmik služi trem namenom: preprečuje stik med vrtečo se gredjo in stacionarnimi cevmi med običajnim delovanjem, omogoča upogibanje gredi pod obremenitvijo (ki je lahko 5-15 mm pri rotorju pri velikih mešalih) in zagotavlja dostop za odstranitev rotorja med vzdrževanjem.
Najmanjša oddaljenost je 150 mm radialno od površine gredi za majhne mešala (do 50 mm premera gredi) in 250-300 mm za velike mešala. Razdalja se meri od površine gredi pri največji pričakovani deformaciji, ne od statične srednjice.
Konci cevi na notranji meji obroča so podprti z vodilnim obročem iz PTFE, ki ohranja njihov razmik in preprečuje, da bi se posamezne cevi odklonile v območje prostega prostora gredi.
Optimizacija toplotne učinkovitosti
Obročasta geometrija koncentrira grelno površino v zunanjem območju rezervoarja, blizu stene. To je dejansko koristno za prenos toplote v rezervoarjih z mešanjem, ker rotor ustvari območje visoke-hitrosti v središču in območje nižje-hitrosti blizu stene. Postavitev površine za prenos toplote v cono nižje-hitrosti maksimira čas zadrževanja tekočine v stiku z ogrevanimi cevmi, kar izboljša efektivni koeficient prenosa toplote.
Gostoto cevi (cevi na enoto površine) lahko spreminjate s polmerom, da optimizirate porazdelitev toplotnega toka. Večja gostota cevi na zunanjem polmeru kompenzira nižjo lokalno hitrost. Nižja gostota v bližini notranjega polmera preprečuje pregrevanje v območju izpusta propelerja z višjo-hitrostjo.
Povzetek
Prilagojene glave PTFE toplotnega izmenjevalnika za cilindrične rezervoarje s centralnimi mešalniki uporabljajo krožne ali segmentirane konfiguracije, ki ustrezajo obročastemu prostoru med gredjo in steno rezervoarja. Zasnova maksimira površino za prenos toplote znotraj razpoložljive prostornine, hkrati pa zagotavlja ustrezno zračnost za vrtenje gredi, upogibanje in vzdrževanje rotorja. Segmentirane glave omogočajo namestitev in vzdrževanje prek standardnih kanalov. Spremenljiva gostota cevi optimizira prenos toplote, da se ujema s profilom hitrosti rezervoarja za mešanje.
Inženirska podpora za zasnovo obročastega PTFE toplotnega izmenjevalnika je na voljo po predložitvi premera in višine rezervoarja, premera mešalne gredi in dimenzij rotorja, moči ogrevanja in razpoložljive velikosti kanalov.
