El volum del tanc per si sol no pot determinar l'àrea de transferència de calor
En un dipòsit de procés àcid, la mida de l'intercanviador sovint comença amb el volum del dipòsit. Un dipòsit de 5.000 o 10.000 litres pot semblar suggerir una mida proporcional de l'intercanviador de calor, però el volum del dipòsit no determina directament l'àrea de transferència de calor necessària.
El requisit real depèn deServei tèrmic de l'intercanviador de calor de PTFE, temperatura del procés, temperatura del mitjà d'escalfament-, velocitat de circulació, pèrdua de calor, requisits d'arrencada i condicions de contaminació.
Per a líquids corrosius, l'àrea de transferència de calor-també s'ha de seleccionar tenint en compte les limitacions tèrmiques del PTFE. L'augment de la superfície pot compensar un coeficient de transferència de calor-general més baix, però una àrea excessiva pot augmentar el cost de l'equip i ocupar un valuós espai de tancs o canonades.
Utilitzeu el servei de calor abans de seleccionar la superfície
La relació bàsica de mida és:
Q=U × A × ΔTlm
on:
Q= Obligació de transferència de calor-
U= coeficient de transferència de calor-general
A= Zona de transferència de calor-eficaç
ΔTlm= diferència de temperatura mitjana logarítmica
Per a un dipòsit de procés àcid, Q hauria d'incloure tant l'energia necessària per augmentar la temperatura del líquid com la calor perduda contínuament a través del dipòsit, les canonades, la superfície i els equips circumdants.
L'escalfament inicial i el manteniment de la temperatura{0}}constante s'han d'avaluar per separat. Un sistema dimensionat només per a condicions de producció normals pot trigar massa a arribar a la temperatura de funcionament després d'un arrencada en fred.
Per què el PTFE requereix una selecció d'àrea més acurada
El PTFE ofereix una excel·lent resistència a molts entorns químics agressius, però la seva conductivitat tèrmica és molt inferior a la dels metalls comuns. En conseqüència, el requeritSuperfície de l'intercanviador de calor de PTFEpot ser més gran per a la mateixa funció tèrmica.
Una àrea més gran no és automàticament un desavantatge. En el servei àcid, l'àrea addicional pot proporcionar un marge tèrmic útil alhora que permet escalfament moderat-temperatura mitjana i condicions de superfície controlades.
La compensació d'enginyeria-apareix quan l'àrea es fa excessiva. Un intercanviador molt gran pot tenir un cost de compra més elevat, requerir suport estructural addicional i ser difícil d'instal·lar o inspeccionar.
L'àrea hauria de coincidir amb la finestra de funcionament real
L'enfocament de dimensionament més útil considera diverses condicions de funcionament en lloc d'un punt de disseny.
| Condició de disseny | Requisit de-transferència de calor | Tendència d'àrea | Principal consideració de contractació |
|---|---|---|---|
| Baixa temperatura de procés | Moderat | Mitjana | Permet una capacitat d'inici suficient |
| Alta càrrega de calor de producció | Alt | Més gran | Confirmeu la circulació i la capacitat de calefacció-mitjana |
| Petita diferència de temperatura | Alt | Més gran | Eviteu dependre de l'escalfament excessiu-temperatura mitjana |
| Solució àcida-propensa a la contaminació | U efectiva reduïda | Marge més gran | Inclou àrea de manteniment en lloc de condicions de funcionament extremes |
| Funcionament continu estable | Previsible | Optimitzat | Afavorir el cost del cicle de vida equilibrat |
| Producció intermitent | Variable | De moderada-a-gran | Comproveu tant l'inici com l'estat estacionari- |
La taula il·lustra per què una sola àrea nominal rarament és suficient per a unIntercanviador de calor del tanc de procés àcid.
Calcula l'àrea efectiva, no només l'àrea nominal
Per als intercanviadors de calor tubulars de PTFE, la superfície nominal s'associa normalment amb les dimensions del tub i la longitud efectiva total del tub.
Tanmateix, l'àrea calculada hauria de correspondre a la superfície de transferència de calor-mutada i activa. La disposició del tub, el recorregut del flux, la profunditat d'immersió, el patró de circulació i l'orientació de la instal·lació poden influir en quant de l'àrea teòrica contribueix eficaçment a l'escalfament del procés.
Per tant, un tanc de mala circulació pot tenir un rendiment inferior fins i tot quan l'àrea calculada sembla adequada.
Això és especialment important en solucions àcides d'alta-viscositat, on es poden desenvolupar regions estancades al voltant de l'intercanviador.
Un exemple pràctic de mida del tanc d'àcid
Considereu un dipòsit de procés àcid que requereixi un manteniment continu de la temperatura durant la producció. La càrrega tèrmica calculada s'estableix a partir del rendiment del líquid, la temperatura objectiu, la temperatura del líquid entrant-i les pèrdues de calor del tanc mesurades.
Suposem que el càlcul del disseny indica que el deure requerit augmenta significativament durant el funcionament hivernal perquè la solució entrant entra a una temperatura més baixa.
En lloc de seleccionar un intercanviador basant-se només en condicions anuals mitjanes, el disseny pot incloure un marge d'àrea raonable per a la condició de temperatura més baixa-.
Aquest enfocament generalment proporciona una millor estabilitat de la producció que augmentar la temperatura del mitjà de calefacció-de manera agressiva. Una diferència de temperatura excessiva pot crear estrès tèrmic localitzat i augmentar la càrrega mecànica dels components del fluoropolímer.
Quan el sobredimensionament es converteix en contraproduent
El sobredimensionament de vegades s'utilitza com una solució senzilla a la incertesa, però el sobredimensionament incontrolat pot crear diversos problemes.
Un intercanviador de calor de PTFE més gran pot augmentar la despesa de capital sense millorar la producció si la circulació ja és el factor limitant. La superfície addicional no pot compensar indefinidament el mal moviment del fluid.
La geometria del tanc també és important. Un intercanviador que ocupa massa espai útil pot interferir amb el moviment de la peça, l'agitació, la inspecció o l'accés al manteniment.
Per a l'avaluació de la contractació,Zona de transferència de calor per a líquids corrosiusPer tant, s'ha de comparar juntament amb el servei tèrmic, les condicions de flux, les dimensions i els requisits de manteniment.
Dades de selecció necessàries per a una mida fiable
Una especificació pràctica perDimensió de l'intercanviador de calor de PTFE per a dipòsits d'àcidhauria d'incloure:
Volum i dimensions de treball del dipòsit
Tipus d'àcid i rang de concentració
Temperatures de funcionament normals i màximes
Servei de calefacció requerit
Temps d'engegada de calefacció
Temperatura del-líquid entrant
Escalfament-temperatura mitjana i cabal
Process{0}}taxa de circulació de líquids
Tendència a la contaminació
Espai d'instal·lació disponible
Limitacions de connexió i canonades
Aquests paràmetres permeten calcular l'àrea de l'intercanviador a partir de les condicions de funcionament reals en lloc del volum del tanc sol.
Per a projectes industrials, el preferitCàlcul de la superfície de l'intercanviador de PTFEhauria d'equilibrar el servei tèrmic, la diferència de temperatura, la capacitat de circulació, la resistència a la corrosió, les limitacions d'instal·lació i el cost del cicle de vida. Per als dipòsits àcids amb càrregues de producció canviants, un marge de disseny moderat sol ser més útil que simplement maximitzar l'àrea de l'intercanviador.
