כיצד לחשב את המספר הנדרש של מעברי צינורות במחליף חום PTFE עבור קו נחושת ללא אלקטרו PCB?

חישוב מעבר הצינור

קו נחושת ללא חשמל PCB פועל ב-38-42 מעלות עם סובלנות טמפרטורה הדוקה. מחליף החום PTFE חייב לספק 35 קילוואט של חימום באמצעות קיטור של 2 בארג. שטח הטנק הפנוי מכיל טביעת רגל של סליל של 1.2 מטר על 0.8 מטר. שאלת העיצוב: כמה צינורות עוברים דרך טביעת הרגל הזו משיגים את העברת החום הנדרשת?

מעברי צינור קובעים שני דברים. מעברים נוספים מגדילים את אורך הצינור הכולל ואת שטח הפנים בתוך טביעת הרגל הקבועה. אבל מעברים נוספים גם מגבירים את ירידת הלחץ-בקיטור ומקשות על ניקוז הקונדנסט. ספירת המעבר האופטימלית מספקת העברת חום נדרשת מבלי לחרוג מתקציב לחץ הקיטור או ליצור בעיות ניקוז.

שיטת החישוב

החישוב מתקדם בדרגה מחובה לחום לספירת מעבר.

שטח הפנים הנדרש מגיע ראשון. עם צריכת חשמל של 35 קילוואט, קיטור ב-133 מעלות, אמבטיה ב-40 מעלות, LMTD של כ-85 מעלות וערך U- של 280 W/m²·K עבור PTFE דק-בקיר, השטח הנדרש הוא 35,000 / (280 × 85) מ"ר {.12}

אורך הצינור נובע מהשטח וקוטר הצינור. באמצעות צינורות OD 8 מ"מ, כל מטר ליניארי מספק שטח פנים של 0.0251 מ"ר. האורך הכולל הנדרש הוא 1.47 / 0.0251=58.6 מטרים.

ספירת מעברים מחלקת את האורך הכולל באורך של כל מעבר. טביעת הרגל הזמינה של 1.2 מ' מאפשרת מעברים באורך פעיל של כ-1.1 מ'. כל מעבר מספק אורך צינור של 1.1 מטר. מעברים נדרשים: 58.6 / 1.1=53.3, מעוגל כלפי מעלה ל-54 מעברים.

טבלה 1: חישוב מעבר צינור עבור מחמם אמבט נחושת ללא אלקטרו 35 קילוואט

תצורה בתוך טביעת הרגל

שישים מעברים בתוך טביעת רגל של 1.2 מ' × 0.8 מ' דורשים ארגון צינורות לשורות ועמודות. עם צינורות מרווחים במרכזי 25 מ"מ כדי לאפשר זרימת תמיסה ביניהם, רוחב של 0.8 מ' מכיל 32 צינורות בכל שורה. שישים מעברים מסודרים כשתי שורות של 30 צינורות נכנסות לטביעת הרגל.

ניתן לערום את שתי השורות בצורה אנכית כרשת דו-שכבתית. קיטור נכנס לראש הפצה, זורם דרך 30 צינורות מקבילים בשורה העליונה, חוזר דרך 30 צינורות בשורה התחתונה, ונאסף בכותרת עיבוי. זרימת קיטור- יחידה זו עם מעגלי צינור מקבילים ממזערת את ירידת הלחץ תוך השגת האורך הכולל הנדרש.

אילוצים ספציפיים של נחושת ללא אלקטרו

אמבטיות נחושת ללא אלקטרו מציגות אילוצי עיצוב ייחודיים של תנור חימום מעבר לחישובים תרמיים. האמבטיה אינה יציבה תרמודינמית. טמפרטורת קיר מוגזמת מעוררת שקיעת נחושת ספונטנית על משטח המחמם -אותה בעיה של לוחית- החוצה שהורסת מחממים מתכתיים.

PTFE מבטל ציפוי קטליטי, אבל טמפרטורת הקיר עדיין חשובה. בטמפרטורות קיטור מעל 140 מעלות, פירוק אמבט מקומי ליד דופן הצינור מתאפשר גם ללא השפעות משטח קטליטי. הקיטור של 2 ברגים שנבחר מספק טמפרטורת רוויה של 133 מעלות, שומר על טמפרטורת הקיר בבטחה מתחת לסף הפירוק.

ספירת מעברים משפיעה על מרווח בטיחות זה. מעט מדי מעברים מגבירים את מהירות הקיטור ואת ירידת הלחץ אך אינם משנים את טמפרטורת הקיר. מעברים רבים מדי מפחיתים את זרימת הקיטור של הצינור הבודד, מה שעלול לגרום לניקוז עיבוי לא אחיד ולנקודות קרות. התצורה המחושבת של 60 מעברים מספקת חלוקת זרימה מאוזנת.

ניקוז עיבוי בעיצובים מרובי-מעברים

מעברי צינורות מרובים דורשים ניקוז עיבוי מתאים מכל מעבר. קונדנסט כלוא מפחית את אזור העברת החום האפקטיבי ויוצר סיכון לפטיש מים. כל מעבר חייב להיות משופע כלפי מטה לכיוון כותרת איסוף הקונדנסט.

עבור תצורת 60-מעבר דו-שכבת, השורה התחתונה מתנקזת באופן טבעי לכותרת. השורה העליונה דורשת שיפוע קל מובנה במבנה התמיכה. מלכודות קיטור בגודל של עומס הקונדנסט הכולל בפעילות מלאה משלימות את תכנון הניקוז. מלכודות צפה-ו-תרמוסטטיות מועדפות לאוונון עומסי קונדנסט האופייניים לאמבטיות נטולות חשמל מבוקרים בטמפרטורה.

תַקצִיר

חישוב מעברי צינור מחליף חום PTFE עבור אמבטיות נחושת נטולות חשמל ממשיך מחובת החום לשטח הפנים לספירת אורך הצינור למעבר. הדוגמה של 35 קילוואט מניבה 60 מעברים של צינורות OD של 8 מ"מ המסודרים ברשת דו-ת בתוך טביעת רגל של 1.2 מ' × 0.8 מ'.

כימיית נחושת ללא אלקטרו מוסיפה מגבלות טמפרטורת קיר המשפיעות על בחירת לחץ הקיטור. חומר PTFE מבטל את הסיכון ללוח קטליטי-. תכנון נכון של ניקוז עיבוי מבטיח שכל מעבר תורם במלואו להעברת החום.

ניתוח הנדסי עבור גודל מחליף חום PTFE עם קו נחושת ללא חשמל PCB זמין עם הגשת נפח האמבטיה, טמפרטורת ההפעלה, דרישת זמן החימום-, לחץ הקיטור הזמין, ממדי המיכל ונתוני ביצועי המחמם הנוכחיים.