蒸気プレート式熱交換器の設計:TS6M及びTS20Mのような特別な版が蒸気熱のために使用されるなぜ

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蒸気プレート熱交換器の設計

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蒸気プレート式熱交換器の設計:TS6M及びTS20Mのような特別な版が蒸気熱のために使用されるなぜ

蒸気は最も効率的な産業加熱媒体の1つですが、蒸気サービスは単なる「高温でお湯を熱する」ではありません。 結露が始まると、交換体は、潜水熱放出、凝縮排水、温度安定性、非凝縮性ガス、熱衝撃、ガスケット寿命に対処する必要があります。 そのため、TS型プレートなどの特殊な蒸気指向プレート設計は、TS型プレートなどの用途に広く関連しています TS6M とりあえず TS20M.

• 蒸気熱交換器の基礎
• なぜ蒸気結露が特別であるのか
• EPDM と Viton G の蒸気用
• TS6M及びTS20Mの箱の論理
• プレート対シェル&チューブ

蒸気熱交換器の基礎

蒸気熱交換器は、蒸気を凝縮から別の液体に水、プロセス液体、クリーニング ソリューション、シロップ、化学ストリーム、またはユーティリティ ループなどの熱エネルギーを転送します。 コアの理由は、蒸気が強いので、単純に暑くはないです。 実際の利点は蒸気が大量の潜伏熱を含んでいることです。 蒸気が冷熱伝達表面に触れ、水に凝縮すると、ほぼ一定の温度で大量のエネルギーが放出されます。

蒸気は、食品工場、医薬品システム、化学ユーティリティ、地区加熱サブステーション、ランドリー、殺菌スキッド、リアクタージャケット回路、およびプロセス加熱ループで共通する理由です。 比較的小さい交換体は、凝縮熱伝達が通常の液体から液体への熱交換よりもはるかに積極的なので、驚くほど高い加熱負荷を処理できます。

実用的なポイント:蒸気交換器は高温のセットポイントが付いている標準的な熱湯の交換体として扱われるべきではないです。 蒸気サービスは、設計ロジック全体を変更します: 入口の配置、プレートジオメトリ、凝縮出口の位置、ベント、トラップ選択、およびガスケット材料は突然、はるかに重要になります。

• プロセス水暖房
• 食品および飲料の熱処置
• 医薬品および衛生学の実用的なループ
• 地区の暖房インターフェイス
• CIPソリューションの準備
• 一般的な植物の実用的な暖房
• 結露時の高潜熱放熱
• 高い全面的な熱伝達係数
• 一定圧力で安定した飽和温度
• 多くの運転条件のための小さな必要なフットプリント
• 制御加熱システムの迅速な対応

本物のエンジニアリングでは、蒸気プレート熱交換器のアトラクションは効率性だけでなく、 応答速度と制御性も向上しています。 蒸気がほぼ一定の飽和温度で凝縮しているため、交換者は蒸気側が適切に制御されると非常に安定した加熱性能を提供することができます。 プロセス温度の一貫性が重要である場合、それは魅力的になります。

なぜ蒸気結露が特別であるのか

蒸気は熱伝達機構が凝縮の間に変わるので熱液体と異なって振る舞います。 プレートパターン、油圧パス、ベンディング、材料選択に1つの事実が影響する。

1) 一定した温度熱伝達

飽和蒸気結露時は、蒸気圧に対応した飽和温度で行います。 明白な言葉では、圧力が安定している限り、蒸気の側面の温度はまた非常に安定しています。 それは蒸気システムに産業暖房のための非常に魅力的な制御特徴を与えます。

2)非常に高い熱伝達係数

蒸気結露では、熱伝達係数は、通常の水対水交換よりもはるかに高くなります。 蒸気プレート交換機が非常にコンパクトになるのは基本の理由です。 しかし、高い熱性能はまたローカルmaldistribution、凝縮の保持、またはガスの蓄積が性能をすぐに傷つけることができることを意味します。

3) フォームの変更を凝縮させる

プレート表面に蒸気を結露するので、液体の凝縮物を形成します。 連続してこの結露を取除いなければなりません。 蒸気チャネル内のプールが複数ある場合は、効果的な蒸気領域が減少し、局所の洪水が始まり、圧力降水量が変化し、交換者はきれいな結露面のようにふるまいを停止する可能性があります。

ひどく配置されたシステムでは、保持された凝縮物はまた水ハンマーの危険を作成できます。 そのため、スチームプレート熱交換器の機械設計は、配管とトラップ設計から分離可能です。

4) 非凝縮可能なガスは性能をキルします

空気と他の非凝縮性ガスは、交換体内で収集し、絶縁毛布のように作用する傾向があります。 高性能のプレートパターンであっても、換気不良を解消できません。 理論的な熱伝達区域がペーパーで十分に見えるにもかかわらず、この理由は、フィールドにいくつかの蒸気交換器が不足している1つです。

重要な工学レッスン:蒸気の運転条件は熱面積だけではありません。 結露体制、排水経路、ガス発生、トラップ動作、蒸気圧力安定性、および選択したガスケットが実際の熱循環下で動作する方法についてです。

蒸気プレート熱交換器の設計

蒸気に使用されるプレート熱交換器は、単にランダムな水サービスプレートの配置を再利用するべきではありません。 蒸気アプリケーションは、交換体が不安定な内部条件を作成せずにプレートパックを離れることを可能にする間、効率的に蒸気を凝縮するのに役立ちますジオメトリを必要とします。

凝縮最適化プレートパターン

特別な蒸気指向のプレートは、分布と排水を改善するために通常形作られています。 実用的条件では、パターンは、活性結露面を毛布するのではなく、下方に移動するために凝縮を奨励しながら、利用可能な領域に蒸気を拡散させる必要があります。

TS型プレートの背後にあるロジックが重要になるところです。 蒸気サービスは、熱伝達の乱流をセンシブルな排水経路とバランスをとるプレートジオメトリから恩恵を受けます。 ジオメトリを攻撃すると、不凝縮の動作が生まれます。 ジオメトリを受動させると、熱性能を犠牲にしたり、maldistribution を生成したりすることができます。

広い蒸気チャネルおよび安定した流れ道

蒸気チャネルは頻繁に操作の間に形作られる蒸気および液体の凝縮器を収容する必要があります。 つまり、油圧設計は純粋な液体の側面と異なっています。 チャネルは蒸気の記入項目、蒸気の広がること、凝縮のdescentを支え、不安定なことのない圧力管理を支えなければなりません。

トップスチームインレット、ボトムコンデンセートアウトレット

ほとんどの実用的な蒸気交換器は重力に従います。 蒸気は通常、上記から入力します。ただし、下記の出口を凝縮します。 つまり明らかな音ですが、フィールドシステムが失敗する最も一般的な理由の1つです。 交換者は正しいかもしれませんが、周りの配管はそうではありません。 結露口がひどく配置されている場合は、世界で最高のプレート設計がまだ不足します。

圧力変動および熱衝撃

蒸気システムは完全に安定した状態の状態に住んでいません。 始動停止操作、制御弁の狩猟、高速ランプアップ、冷間起動、または断続的な植物負荷は、繰り返された熱循環を作成することができます。 ガスケットの生命が本当の設計問題になるところはまさにこれがです。 スタートアップトランジェントやクリーニングサイクルが無視されると、理論的にわずかな蒸気温度を生き残る材料は、まだ早すぎるかもしれません。

• 均一蒸気の配分
• 急速な凝縮熱伝達
• 信頼できる凝縮の排水
• 洪水の傾向を減らす
• 安定した制御応答
• パック内のホットスポットとコールドスポット
• 結束ホールドアップ
• 水のハンマーの危険
• 操作のEratic運転条件
• 精密ガスケットの疲労

ケーススタディロジック:TS6M&TS20M

エンジニアがTS6MまたはTS20Mをスチームコンテクストで参照する場合、通常はモデルコード自体だけではありません。 実質の関心は、これらの蒸気指向プレートの背後にある設計哲学です:一般的な液体デューティーではなく、凝縮サービスのために構築されたコンパクトな交換体。

実用的な市場検索では、TS6M または TS20M を探しているユーザーは、以下のいずれかを探しています。

• 既存の蒸気プレート熱交換器のための取り替えか参照モデル、
• 蒸気暖房サービスでよく実行することが知られているプレートパターン、
• 適度な蒸気の仕事の貝そして管への密集した代わり、
• 蒸し蒸気を凝縮するために特別なプレートパターンが要求されるかどうかについての指導。

どの蒸気ジョブがTS型プレートを使用する必要があるかはポイントではありません。 点は、凝縮行動のために特別に設計されたプレートからの蒸気サービスの利点です。 そのため、これらの参照はこのような強い検索値を持っています。蒸気デュースの既知のデザインの方向を表しています。 . . . .

プレート対シェル&スチーム用チューブ

ガスケットプレート熱交換器とシェル・アンド・チューブ熱交換器の両方を蒸気サービスで使用できます。 正しい選択は運転条件、温度、圧力、防腐剤、維持の哲学および利用できるフットプリントによって決まります。

• 非常に高い熱伝達の効率
• 小さい設置フットプリント
• 速い熱応答
• 板数による容易な容量調整は多くの場合で計ります
• コンパクトさが重要である適度な蒸気の用途のための魅力
• 多くの植物の強い機械的親しみ
• 高圧またはより厳しい条件で好まれる多くの場合
• ガスケットの限界が心配であるより粗いサービスに耐えることができます
• 非常に堅い運転条件の封筒か保守的な指定のための共通の選択

多くの実用的な蒸気加熱システムでは、プレート熱交換器が魅力的です。なぜなら、それは小さなパッケージで高い運転条件を提供できるからです。 しかし、サービスがより高い圧力、より粗い過渡、またはより保守的な植物の基準に移行すると、シェルとチューブはより安全またはより馴染みのある選択を維持することができます。

蒸気システム設計のヒント

周囲の蒸気システムがうまく設計されていない場合、良い蒸気熱交換器の選択はまだサービスで失敗することができます。 だからこそ、実用的な蒸気工学は、単なる交換者を超えて見なければならないのです。

右の蒸気トラップ戦略をインストール

交換器は常時蒸気を失わない凝縮器を排出しなければなりません。 小さくても、選ばず、または悪いところにあるトラップは、コンデントを交換者にバックアップし、実際のパフォーマンスを破壊することができます。

結露のバックフローを避けて下さい

結束は自由に残さなければなりません。 ひどく斜めの出口ライン、排出の後の上昇、または点滅状態は交換者が予測不可能に振る舞うことができます。 多くの「アンダーサイズの交換機」の苦情は、実際に処理の問題が凝縮されています。

ベント非凝縮性ガス

蒸気結露サービスでは、エアベントはオプションではありません。 空気が間違った場所で収集する場合、理論的な設計がどれだけ良いかに関係なく、効果的な熱伝達領域が崩壊します。

制御熱循環

繰り返し冷え、積極的な弁の行為および突然の温度の振動はガスケットの生命を短くします。 エンジニアは、多くの場合、最大の温度に焦点を合わせていますが、実際のフィールドライフは、どのくらいの頻度とユニットサイクルを激しくする方法によって形成されています。

化学を無視しない

蒸気をきれいにし、凝縮物をきれいにして下さい。 実質の植物条件はプロセス側面からの分解された酸素、塩化物、キャリーオーバー、クリーニングの化学薬品または汚染を含むかもしれません。 これらの要因は、プレート材料とガスケットの動作の両方に影響を与えます。

素材選定

蒸気プレート熱交換器の材料の選択は、「316Lまたはチタン」だけでなく、多くの実際のインストールでは、最初の実用的な質問は実際に:ガスケットは、経済的かつ確実にこの蒸気の運転条件を生き残るものは何ですか?

蒸気サービス用プレート材料

一般的なクリーンスチームや加熱サービス用の316Lステンレス鋼、塩化物露出が懸念されるとチタン、より積極的な条件のための254 SMOなどの高合金材料が含まれます。 正しいプレート材料は、凝縮化学、プロセス・サイド・流体、塩化物含有量、および洗浄体制に依存します。

なぜガスケット材料は多くの期待よりも多くマット

ガスケットプレート熱交換器では、ガスケットは蒸気の運転条件が許さない場所に正確に座っています。 温度、熱循環、圧縮、化学暴露、結露、および多くの場合、スタートアップショックが見られる。 つまり、金属板が問題になる前に、ガスケットは、多くの場合、実際の動作境界になります。

EPDM 対 Viton G 蒸気プレート熱交換器用

これは、以前の修正が絶対に正しいところです: "EPDM / NBR" が十分ではないと言う蒸気の記事。 蒸気の運転条件は全く同じではありません、そして深刻な記事は、より高い蒸気の温度を議論するとき、Viton Gまたは他の高温FKMの等級に言及しなければなりません。

この問題が単純である理由:「steam」は1つの条件を記述しません。 低圧蒸気、中圧蒸気、起動のスパイクの温度、熱循環の頻度、凝縮された化学およびクリーニングの条件はすべてガスケットの選択に影響を与えます。 毛布の記述は十分に専門的ではないです。

蒸気の温度の影響のガスケットの選択方法

比較的適度な蒸気の温度では、EPDMは適度で、共通の選択です。 蒸気の温度上昇、熱循環が重くなるにつれて、選択したFKM / Viton G化合物などの高性能なグレードに、エンジニアはますますます注目しています。 デューティーが十分に重なると、問題はもはや「プレート交換体が熱を転送できますか?」ではなく、「ガスケットは、賢明な耐用年数でその運転条件を生きることができますか?

化学とガスケットの生命を凝縮

ガスケットの選択はまたpH、塩化物、酸素の内容、キャリーオーバー、クリーニングの化学薬品および操業停止条件を考慮するべきです。 ガスケットは植物の周期が懸命にか、または凝縮物が化学的に非友好的である場合まだまだ失敗する温度のチャートで受け入れられるを見ることができます。

深刻な蒸気の記事のためのより良い言葉遣い:多くの低〜中の温度蒸気の仕事のために、EPDMは一般的な選択を残します。 高温蒸気またはより厳しい熱条件のために、特別なFKM/Viton Gのタイプ ガスケットの等級は実際の混合物および製造業者の承認の対象となる要求されるかもしれません。

FAQ

プレート熱交換器は蒸気加熱に使用できますか?

はい。 プレート熱交換器は、凝縮サービスのために特別に設計されたときに優れた蒸気ヒーターであることができます。 正しい版パターン、適切な凝縮の出口の整理、トラップの設計、venting、およびガスケット材料をすべての問題入れて下さい。

TS6MやTS20Mなどの特殊プレートは蒸気に使われていますか?

蒸気結露は液体サービスと同じではありませんので。 特別な蒸気指向のプレートは、分配および排水を改善し、プレートパックを残すために凝縮を可能にする間、交換者の凝縮蒸気を効率的に助けるように設計されています。

EPDMは蒸気プレート熱交換器に常に適していますか?

いいえ。 EPDMは多くの標準的な蒸気熱する運転条件のために共通していますが、蒸気条件は広く変わります。 実質の適性は蒸気の温度、ピークの過渡、熱循環、凝縮させた化学および厳密なガスケットの公式によって決まります。

Viton G は蒸気サービスで検討すべきですか?

Viton G または選択した FKM グレードは、蒸気の温度が高くなると考慮する必要があります。, 動作ピークが通常の EPDM 快適範囲を超えて行くとき, または熱と化学環境がより厳しいとき.

通常、ガスケットの蒸気プレート熱交換器を最初に制限するもの:プレートまたはガスケット?

多くの場合、ガスケットは最初の実用的な制限になります。 金属の版はまだ受諾可能であるかもしれませんが、蒸気の温度および循環の下のエラストマーの生命は主要なコマーシャルおよび技術的な限界になります。

関連技術

蒸気加熱ソリューションを比較したり、より広い熱交換器のコンテンツクラスターを構築したりする場合、これらの技術も検討する価値があります。

蒸気熱交換器の代替または交換が必要ですか?

TS6M / TS20Mタイプの運転条件の新しいプロジェクト、改装、または交換のための蒸気プレート熱交換器を評価する場合は、適切なレビューには、蒸気圧力、飽和温度、デューティー、凝縮アレンジ、プロセスサイドメディア、およびガスケットの制限がまとめられているべきではありません。