Masalah Lantai Miring
Tangki pengolahan air limbah, pengental lumpur, dan tangki pelapis tertentu memiliki lantai miring-biasanya 2-5 derajat dari padatan yang mengendap secara horizontal hingga langsung menuju wadah pengumpul. Penukar panas yang dipasang di atas lantai miring harus mengikuti kemiringan lantai untuk menjaga kedalaman dan jarak perendaman yang konsisten. Ini berarti bundel tabung tidak rata. Ujung saluran masuk uap berada lebih tinggi dari ujung saluran keluar kondensat, atau sebaliknya, bergantung pada arah kemiringan relatif terhadap orientasi header.
Header penukar panas PTFE standar mengasumsikan bundel tabung datar. Manifold distribusi uap dan pengumpulan kondensat dirancang untuk head statis yang sama pada semua sambungan pipa. Di lereng, asumsi ini gagal. Tabung di ujung bawah header melihat tekanan penggerak yang berbeda dibandingkan tabung di ujung atas. Akibat maldistribusi aliran.
Desain header khusus mengimbangi kemiringan, memastikan distribusi uap seragam dan drainase kondensat lengkap dari setiap tabung terlepas dari ketinggiannya di sepanjang header.
Kompensasi Distribusi Aliran
Dalam header horizontal standar yang mengumpankan beberapa tabung vertikal atau miring, tekanan statis bervariasi menurut ketinggian. Pada ujung bawah dari header yang miring, tinggi statis uap dalam header lebih tinggi, sehingga meningkatkan tekanan penggerak melintasi pipa pada ujung tersebut. Di ujung atas, kepala statis lebih rendah, sehingga mengurangi tekanan penggerak. Tabung pada ujung bawah menerima lebih banyak aliran uap dibandingkan tabung pada ujung atas.
Ketidakseimbangan aliran dapat dikompensasi melalui beberapa pendekatan desain. Header yang meruncing-pengurangan penampang-dari ujung atas ke ujung bawah-meningkatkan pemulihan kecepatan dan tekanan di ujung bawah, sebagian mengimbangi efek head statis. Alternatifnya, masing-masing lubang masuk tabung dengan diameter yang bervariasi-lebih besar di ujung atas, lebih kecil di ujung bawah-menyamakan hambatan aliran setiap jalur tabung.
Untuk penukar PTFE, pendekatan lubang lebih disukai. Sisipan lubang PTFE atau PVDF kecil dipasang ke setiap sambungan saluran masuk tabung. Diameter lubang dihitung berdasarkan ketinggian setiap sambungan tabung dan aliran yang diinginkan per tabung. Sisipan dapat diganti jika kondisi proses berubah.
Tabel 1: Parameter Desain Header Khusus untuk Tangki Lantai Miring (Kemiringan Lantai 5 derajat, Panjang Header 3m)
| Parameter Desain | Header Standar (Tingkat) | Header Khusus (Miring) | Metode Kompensasi |
|---|---|---|---|
| Perbedaan ketinggian di seluruh header | 0 mm | 262 mm (lebih dari 3m pada 5 derajat) | – |
| Perbedaan kepala statis | 0 Pa | ~550 Pa (kukus pada 3 barg) | – |
| Variasi aliran tanpa kompensasi | < 5% | 25-35% | – |
| Variasi aliran dengan header meruncing | – | < 10% | Diameter header berkurang 20% dari high ke low end |
| Variasi aliran dengan lubang masuk | – | < 5% | 6 ukuran lubang, penambahan 0,5 mm |
| Desain header kondensat | Tingkat; kemiringan seragam | Melangkah atau miring dengan steam header | Cocok dengan ketinggian saluran keluar tabung |
| Variasi panjang tabung | Seragam | Meningkat dari tinggi ke rendah hingga 262mm | Mengkompensasi kemiringan lantai |
Desain Drainase Kondensat
Drainase kondensat di lereng menghadirkan tantangan tambahan. Jika header kondensat sejajar dengan steam header dan juga miring, kondensat dari tabung di ujung atas harus mengalir menuruni bukit sepanjang header untuk mencapai steam trap di ujung bawah. Aliran dua-fasa di header kondensat (kondensat ditambah flash steam) dapat mengalami slugging pada kemiringan efektif yang lebih curam.
Pendekatan yang lebih disukai adalah header kondensat bertingkat: header dibuat dalam bagian horizontal pendek, masing-masing melayani 4-6 tabung, dengan setiap bagian dialirkan melalui drop leg ke manifold pengumpul kondensat umum di bawah. Hal ini memastikan setiap kelompok tabung mengalirkan air secara horizontal, menghindari ketidakstabilan lereng dua fase, sementara manifold pengumpul berjalan pada kemiringan yang lebih curam menuju perangkap.
Kompensasi Panjang Tabung
Tabung di ujung bawah bundel harus lebih panjang dari tabung di ujung atas untuk menjaga jarak bebas yang sama di atas lantai miring. Perbedaan panjang tabung dihitung dari sudut kemiringan dan panjang header. Untuk kemiringan 5 derajat dan header 3m, panjang tabung di ujung bawah kira-kira 262mm lebih panjang dibandingkan di ujung atas.
Tabung-yang dipotong khusus dengan panjang bertingkat disediakan bersama penukar. Setiap posisi tabung diberi label pada header dan tabung itu sendiri untuk memastikan perakitan yang benar. Panjang tabung bertingkat memastikan jarak bebas yang seragam di atas lantai tangki, mencegah akumulasi lumpur lokal di bawah penukar.
Ringkasan
Desain header khusus diperlukan untuk penukar panas PTFE yang dipasang di atas lantai tangki miring untuk mengimbangi variasi head statis di sepanjang header yang menyebabkan maldistribusi aliran. Header yang meruncing atau lubang masuk berukuran individual menyamakan aliran. Header kondensat bertingkat memastikan drainase lengkap tanpa slugging dua-fase. Panjang tabung bertingkat menjaga jarak bebas lantai tetap seragam.
Desain khusus memastikan penukar PTFE memberikan tugas pemanasan penuh tanpa banjir dan titik dingin yang diakibatkan oleh pemasangan desain tanah-datar standar pada lantai miring.
Dukungan teknik untuk desain penukar panas PTFE lantai miring tersedia berdasarkan kemiringan lantai tangki, panjang header, tekanan uap, jumlah tabung, dan persyaratan tugas panas.
