هندسه عمودی که طراحی را هدایت می کند
یک خط آبکاری عمودی مخزنی را به عرض 0.8 متر، عمق 0.6 متر و ارتفاع 2.5 متر راه اندازی می کند. قطعات کار به صورت عمودی از طریق مخزن روی میله پرواز حرکت می کنند و فضای موجود برای مبدل حرارتی به دو دیوار جانبی باریک محدود می شود. ردپای موجود برای مبدل حرارتی 0.4 متر در 0.4 متر و ارتفاع موجود 2.0 متر است.
یک بسته سیم پیچ افقی استاندارد به ردپایی 1.2 متر در 0.3 متر نیاز دارد که در مخزن عمودی جا نمی شود. طراحی غیر استاندارد مورد نیاز است.
طراحی غیر استاندارد از یک بسته عمودی استفاده می‌کند که روی یک دیوار جانبی نصب شده است. باندل دارای ردپایی 0.35 متر در 0.35 متر و ارتفاع 1.8 متر است. لوله ها به صورت عمودی اجرا می شوند و سیال فرآیند از طریق همرفت طبیعی یا جریان هم زدن به سمت بالا از طریق بسته نرم افزاری جریان می یابد.
پیکربندی عمودی بسته نرم افزاری
پیکربندی عمودی باندل دارای چندین مزیت برای خطوط آبکاری عمودی است. جهت عمودی به بسته نرم افزاری اجازه می دهد تا در فضای باریک دیوار کناری قرار گیرد. لوله های عمودی به سیال گرم شده اجازه می دهد تا در امتداد لوله ها بالا برود، که همرفت طبیعی را افزایش می دهد و انتقال حرارت را بهبود می بخشد. جهت عمودی همچنین به میعانات اجازه می دهد تا آزادانه از سمت سرویس تخلیه شود، که از چکش آب که می تواند در کویل های بخار افقی رخ دهد جلوگیری می کند.
بسته نرم افزاری عمودی دارای معایبی است. لوله های عمودی به یک بسته نرم افزاری بلندتر برای همان سطح نیاز دارند که ممکن است در ارتفاع موجود مناسب نباشد. جهت عمودی همچنین لوله های بالایی را در معرض سرعت سیال فرآیند کمتری قرار می دهد که ضریب انتقال حرارت را در آن ناحیه کاهش می دهد.
مساحت سطح و تعداد لوله
مساحت سطح مبدل حرارتی خط آبکاری عمودی توسط بار حرارتی و حد شار حرارتی تعیین می شود. برای مخزن با بار حرارتی 5 کیلو وات و محدودیت شار حرارتی 0.8 W/cm²، سطح مورد نیاز 6.3 متر مربع است.
برای لوله ای با قطر بیرونی 6.35 میلی متر و ضخامت دیواره 0.6 میلی متر، سطح هر متر لوله 0.0199 متر مربع بر متر است. برای 6.3 متر مربع سطح، طول کل لوله تقریباً 317 متر است.
برای ارتفاع بسته نرم افزاری 1.8 متر، طول لوله در هر پاس 1.8 متر است. تعداد گذرهای لوله 317 است / 1.8=176. تعداد لوله ها در بسته با ردپا و فاصله لوله تعیین می شود. برای ردپای 0.35 متر در 0.35 متر و فاصله لوله 12 میلی متر، تعداد لوله در هر ردیف تقریباً 29 و تعداد ردیف ها تقریباً 29 است. تعداد کل لوله ها تقریباً 840 لوله است.
تعداد لوله زیاد و قطر لوله کوچک مشخصه مبدل های حرارتی خط آبکاری عمودی است. قطر کوچک برای دستیابی به مساحت سطح در ردپای محدود مورد نیاز است.
مواد لوله و ضخامت دیوار
مواد لوله برای مبدل حرارتی خط آبکاری عمودی باید بر اساس شیمی فرآیند انتخاب شود. برای حمام های آبکاری اسید، PTFE ماده استاندارد است. برای حمام های قلیایی، ممکن است از PTFE یا PVDF استفاده شود.
ضخامت دیوار باید 0.5-0.7 میلی متر باشد. دیوار نازک تر مقاومت حرارتی و دمای دیوار را کاهش می دهد، اما همچنین استحکام مکانیکی و مقاومت در برابر آسیب های حمل و نقل را کاهش می دهد. یک دیوار 0.6 میلی متری تعادلی بین عملکرد حرارتی و دوام مکانیکی ایجاد می کند.
محل اتصال و طراحی
اتصالات یک مبدل حرارتی خط آبکاری عمودی باید در بالای بسته نرم افزاری قرار گیرد تا به سیال سرویس اجازه ورود و تخلیه کندانس را بدهد. اتصالات سیال فرآیند باید در پایین و بالای باندل قرار گیرند تا سیال فرآیند از طریق بسته نرم افزاری به سمت بالا جریان یابد.
اندازه اتصال باید متناسب با نرخ جریان و افت فشار باشد. برای سرعت جریان سیال سرویس 5 m³/h و محدودیت افت فشار 20 کیلو پاسکال، اندازه اتصال 1 اینچ است. برای سرعت جریان سیال فرآیند 10 m³/h و محدودیت افت فشار 15 کیلو پاسکال، اندازه اتصال 1.5 اینچ است.
اتصالات باید با واشرهای بازیابی بالا-فلنج شوند تا چرخه حرارتی را در خود جای دهد. درجه بندی فلنج باید برای فشار سیال سرویس مناسب باشد.
طراحی پشتیبانی و نصب
طراحی پشتیبانی برای یک مبدل حرارتی خط آبکاری عمودی باید اجازه دهد که بسته نرم افزاری در برابر دیواره مخزن بدون تداخل در حرکت قطعه کار نصب شود. تکیه گاه باید قابل تنظیم باشد تا بسته نرم افزاری در ارتفاع و تراز صحیح قرار گیرد.
تکیه گاه باید انبساط حرارتی بسته نرم افزاری را در خود جای دهد. یک تکیه گاه کشویی یا یک اتصال انعطاف پذیر در بالای بسته نرم افزاری اجازه می دهد تا بسته نرم افزاری منبسط و منقبض شود بدون اینکه فشاری بر دیواره مخزن یا اتصالات وارد شود.
نصب باید طوری طراحی شود که اجازه دهد بسته نرم افزاری برای تمیز کردن یا تعویض بدون جدا کردن مخزن یا لوله کشی برداشته شود. یک اتصال سریع-قطع اتصالات و یک چشم بلندکننده در بالای بسته، برداشتن را تسهیل می‌کند.
مقررات کنترل و نظارت
مقررات کنترل برای مبدل حرارتی خط آبکاری عمودی باید شامل یک سنسور دما در خروجی فرآیند و یک سنسور دما در منطقه آبکاری باشد. تفاوت بین این دو سنسور نشان‌دهنده عملکرد انتقال حرارت و میزان رسوب است.
یک حسگر افت فشار در سمت سرویس نشانی از زهکشی میعانات و تجمع گاز غیرقابل تراکم- را ارائه می دهد. یک سنسور جریان در سمت فرآیند نشانی از سرعت جریان و عملکرد انتقال حرارت را ارائه می دهد.
سیستم کنترل باید بتواند دمای حمام را در 1± درجه حفظ کند. یک کنترل کننده PID با عملکرد مشتق شده برای کنترل دقیق دما توصیه می شود.
چک لیست مشخصات
جدول زیر پارامترهای مشخصات یک مبدل حرارتی غیر استاندارد -PTFE را برای یک خط آبکاری عمودی خلاصه می‌کند.
| پارامتر | مشخصات | اساس |
|---|---|---|
| ابعاد مخزن | 0.8 m × 0.6 m × 2.5 m | هندسه خط عمودی |
| ردپای موجود | 0.35 m × 0.35 m | فضای دیوار کناری |
| ارتفاع موجود | 1.8 m | ارتفاع مخزن منهای فاصله |
| بار حرارتی | 5 کیلو وات | با حاشیه محاسبه می شود |
| مساحت سطح | 6.3 m² | بار حرارتی تقسیم بر شار حرارتی |
| شار حرارتی | 0.8 وات بر سانتی متر مربع | حد پایداری حمام |
| قطر بیرونی لوله | 6.35 میلی متر | متناسب با ردپای محدود |
| ضخامت دیواره لوله | 0.6 میلی متر | تعادل حرارتی و مکانیکی |
| مواد لوله | PTFE | سازگاری شیمیایی |
| شمارش لوله | 840 | مساحت سطح و رد پا |
| ارتفاع بسته | 1.8 m | ارتفاع موجود |
| فاصله لوله | 12 میلی متر | نفوذ جریان هم زدن |
| اندازه اتصال (سرویس) | 1 اینچ | سرعت جریان و افت فشار |
| اندازه اتصال (فرآیند) | 1.5 اینچ | سرعت جریان و افت فشار |
| نوع اتصال | فلنج دار | محل اقامت دوچرخه سواری حرارتی |
| مواد واشر | PTFE گسترش یافته | ریکاوری بالا |
| نوع پشتیبانی | کشویی | انبساط حرارتی |
| نصب | دیوار-نصب شده است | هندسه مخزن |
| سنسورهای دما | منطقه خروجی فرآیند و آبکاری | نظارت بر عملکرد |
| سنسور افت فشار | سمت سرویس | نظارت بر زهکشی میعانات |
| سنسور جریان | سمت فرآیند | نظارت بر سرعت جریان |
| سیستم کنترل | PID با مشتق | کنترل دما ± 1 درجه |
برآورد هزینه
هزینه یک مبدل حرارتی غیر استاندارد PTFE برای خط آبکاری عمودی به مساحت سطح، مواد لوله و مقررات اتصال و کنترل بستگی دارد. برای یک واحد 6.3 متر مربعی با لوله های PTFE، اتصالات فلنجی و سنسورهای دما و فشار، هزینه سرمایه تقریباً 22000-28000 دلار است.
هزینه نگهداری سالانه تقریباً 1500 تا 2500 دلار است که شامل تمیز کردن، تعویض واشر و کالیبراسیون سنسور می شود. انتظار می رود با نگهداری مناسب، عمر سرویس 8 تا 12 سال باشد.
مطابق با الزامات طراحی غیر استاندارد- با خطوط عمودی
یک مبدل حرارتی غیر استاندارد PTFE برای خط آبکاری عمودی باید بر اساس ابعاد مخزن واقعی، ردپای موجود و الزامات فرآیند مشخص شود. پیکربندی عمودی بسته نرم افزاری، قطر لوله کوچک، و تعداد لوله بالا از ویژگی های تعیین کننده طراحی غیر استاندارد هستند.
طراحی غیر استاندارد به مبدل حرارتی اجازه می دهد تا در فضای محدود یک خط عمودی بدون تداخل در حرکت قطعه کار قرار گیرد. جهت عمودی همرفت طبیعی و زهکشی میعانات را افزایش می دهد که انتقال حرارت را بهبود می بخشد و خطر چکش آب را کاهش می دهد.
برای تأسیسات خط آبکاری عمودی که گزینه‌های مبدل حرارتی PTFE را ارزیابی می‌کنند، طراحی غیر استاندارد باید در اسناد خرید مشخص شود و در هنگام راه‌اندازی تأیید شود. پیکربندی پیش‌فرض ارائه‌شده توسط سازنده ممکن است یک واحد افقی باشد که با مخزن عمودی تناسب نداشته باشد و نصب در نتیجه ممکن است نیاز به تغییرات قابل توجهی داشته باشد.
مهندسین تجهیزات و متخصصان تدارکاتی که مشخصات مبدل حرارتی PTFE را برای خطوط آبکاری عمودی یا سایر خدمات محدود شده{0}ارزیابی می‌کنند، می‌توانند یک بازنگری طراحی را در مورد ابعاد مخزن، ردپای موجود، بار حرارتی، مساحت سطح، هندسه لوله، محل اتصال، و طراحی پشتیبانی درخواست کنند تا تأیید کنند که واحد با الزامات واقعی خط عمودی و ساختار هزینه‌های خطوط عمودی مطابقت دارد.
