Die Entwässerungsanforderung
Ein horizontales PTFE-Wärmetauschergitter nutzt die Schwerkraft, um das Kondensat von den Rohren zum Kondensatsammler und vom Sammler zum Kondensatableiter abzuleiten. Bei unzureichendem Gefälle bilden sich Kondensatansammlungen in den Rohren und im Sammelrohr. Angesammeltes Kondensat verringert die effektive Wärmeübertragungsfläche, verursacht Wasserschläge, wenn Dampfblasen in der unterkühlten Flüssigkeit kollabieren, und schafft eine korrosive Umgebung in metallischen Systemen. Bei PTFE-Systemen besteht kein Korrosionsrisiko, der Wärmeübertragungsverlust und der Wasserschlag bleiben jedoch bestehen.
Das Mindestgefälle für die Kondensatableitung wird durch die Notwendigkeit bestimmt, die Oberflächenspannungskräfte zu überwinden, die Kondensattröpfchen an der Rohrwand festhalten, sowie den Reibungswiderstand für die Strömung im Sammelrohr.
Die Steigungsbestimmung
Kondensat in einem geneigten Rohr fließt als geschichtete Schicht-Flüssigkeit am Boden, Dampf darüber. Die treibende Kraft für die Strömung ist die Komponente der Schwerkraft entlang der Neigung: F=m × g × sin(θ), wobei m die Masse des Kondensats, g die Schwerkraft und θ der Neigungswinkel ist. Diese Kraft muss die Wandschubspannung dort überwinden, wo das Kondensat die Rohrwand berührt.
Bei PTFE-Schläuchen ist die geringe Oberflächenenergie von Vorteil. Wassertropfen auf PTFE haben einen hohen Kontaktwinkel (ca. 108 Grad). Sie perlen ab, anstatt die Oberfläche zu benetzen. Die Perlen rollen leichter als eine durchgehende Folie. Die zum Einleiten der Tröpfchenbewegung erforderliche Neigung ist auf PTFE geringer als auf einer benetzbaren Metalloberfläche.
Experimentelle Daten und Felderfahrungen zeigen, dass ein Gefälle von 1:100 (1 cm pro Meter, etwa 0,57 Grad) für eine zuverlässige Kondensatableitung in PTFE-Schläuchen ausreichend ist. Eine Neigung von 1:50 (2 cm pro Meter, etwa 1,15 Grad) bietet einen Spielraum für Fertigungstoleranzen und Rahmendurchbiegung unter Last.
| Entwässerungsparameter | Metallrohr | PTFE-Schlauch |
|---|---|---|
| Minimale Steigung für die Tropfenbewegung | 1:50 (1,15 Grad) | 1:200 (0,29 Grad) |
| Empfohlene Mindestneigung (Auslegung) | 1:50 | 1:100 (0,57 Grad) |
| Empfohlene Neigung mit Rand | 1:30 | 1:50 (1,15 Grad) |
| Kontaktwinkel von Wasser auf der Oberfläche | 30-60 Grad (hydrophiles Oxid) | 108 Grad (hydrophob) |
| Entwässerungsmechanismus | Filmfluss | Tropfen-/Perlenfluss |
Die Header-Steigung
Der Kondensatsammler sammelt Kondensat aus mehreren Rohren und leitet es zum Kondensatableiteranschluss. Das Sammelgefälle muss den angesammelten Durchfluss aller angeschlossenen Rohre aufnehmen. Der Durchmesser des Sammelrohrs ist größer als der der einzelnen Rohre und der Kondensatdurchfluss ist die Summe aller Rohrbeiträge.
Bei einem Sammelrohr, das 20 Rohre versorgt, von denen jedes 0,5 kg/h Kondensat produziert, beträgt der Gesamtdurchfluss 10 kg/h-ungefähr 10 Liter heißes Wasser pro Stunde. Dies ist ein geringer Durchfluss für einen Sammler mit 40–50 mm Durchmesser. Bei der Entwässerung geht es in erster Linie nicht um die Durchflusskapazität, sondern um die vollständige Evakuierung des Sammlers, um stehendes Wasser zu verhindern.
Der Sammler sollte mindestens 1:100 kontinuierlich nach unten zum Kondensatableiteranschluss hin geneigt sein. Der Fallenanschluss sollte sich am tiefsten Punkt des Kopfstücks befinden. Kein Teil des Headers sollte tiefer als die Fallenverbindung liegen. -Keine Durchhänge, keine Taschen.
Die Installationsüberprüfung
Bei der Installation sollte die Neigung des Rohrbündels und des Kondensatsammlers mit einer Wasserwaage oder Laserwaage überprüft werden. Die angegebene Steigung – 1:50 oder 1:100 – ist so gering, dass sie für das Auge nicht wahrnehmbar ist. Sich auf das visuelle Urteilsvermögen zu verlassen, führt zu ebenen Installationen, die nicht abfließen.
Nach der Installation kann ein Entwässerungstest durchgeführt werden, indem Wasser in den Dampfeinlass eingeführt und überprüft wird, ob es vollständig und ohne Ansammlungen aus dem Kondensatauslass abfließt. Etwaiges Restwasser weist auf einen Tiefpunkt hin, der durch Anpassen der Rahmenstützen korrigiert werden muss.
Zusammenfassung
Eine Neigung des Kondensatsammlers von 1:100 (0,57 Grad) ist das empfohlene Minimum für horizontale PTFE-Wärmetauschergitter, wobei 1:50 (1,15 Grad) einen Spielraum für Fertigungstoleranzen bietet. Die hydrophobe Oberfläche von PTFE ermöglicht eine zuverlässige Tropfenableitung bei geringeren Neigungen als bei Metallrohren. Das Gefälle muss während der Installation mit einer Wasserwaage überprüft werden-Es ist zu klein, um es visuell beurteilen zu können. Ein Entwässerungstest nach-der Installation bestätigt die vollständige Entfernung des Kondensats.
Technische Unterstützung für die Entwässerungskonstruktion von PTFE-Wärmetauschern ist nach Vorlage der Rohrbündelabmessungen, der Anzahl der Rohre, des Dampfdrucks und der Kondensatlast verfügbar.
