Erinevalt tuttavast kesta-ja-toru konstruktsioonist on paljud grafiidist soojusvahetid ehitatud täispuurplokkidena, millel on puuritud kanalid,-mis meenutavad pigem töödeldud kollektorit kui torukimbu. See konstruktsioon pakub selgeid eeliseid kompaktsuses, kuid seab ka remondipiiranguid. Mõistesplokkgrafiidist soojusvaheti ehitusprotsess on oluline õigete seadmete määramiseks söövitavateks töödeks, kus ruumi on vähe või lekke terviklikkus on kriitiline.
Südamiku konstruktsioon: puuritud plokid, mis on ühendatud monoliidiks
Tootmisprotsess algab suurte mitteläbilaskvate grafiidiplokkidega. See grafiit on muudetud korrosioonikindlaks, immutades poorset süsinikgrafiiti fenool- või furaanvaiguga, suletades selle vedeliku läbitungimise eest. Need plokid on täppis-puuritud kahte risti asetsevasse aukude komplekti,-üks komplekt on protsessivedeliku jaoks ja teine hooldusvedeliku jaoks (kütte- või jahutusaine). Kaks vedelikukanalit kulgevad risti, tavaliselt 90-kraadise nurga all, ilma ristumata.
Seejärel virnastatakse üksikud puuritud plokid ja ühendatakse spetsiaalse vaigutsemendi abil kokku. Tsemendi soojuspaisumise koefitsient peab olema täpselt samaväärne grafiidiga ja samaväärne korrosioonikindlus. Kui virn on kokku pandud ja kõvenenud, on tulemuseks monoliitne grafiidist südamik. Poodid (jaotuskambrid) kinnitatakse plokivirna otste külge poltidega, sageli koos tihenditega, et juhtida vedelikku puuritud käikudesse ja sealt välja. Seejärel asetatakse kogu komplekt teraskesta sisse või on varustatud väliskatetega.
Plokkgrafiitvahetite ainulaadsed koosteomadused
Skaleeritava võimsuse modulaarsus
Plokkide disain pakub loomupärast modulaarsust. Soojusülekandeala suurendamiseks saab virnastada mitu plokki vertikaalselt või horisontaalselt. Erinevaid plokkide pikkusi saab kombineerida ühes kestas, et saavutada nõutav töö ilma eritellimusel valmistamiseta. See modulaarne lähenemine lihtsustab varuosade inventeerimist: rikkis plokki saab teoreetiliselt asendada, kuigi praktikas tehakse plokkide vahetust liimimise keerukuse tõttu harva.
Äärmuslik kompaktsus
Kuna kogu ploki maht on aktiivne soojusülekandepind,-iga kuupsentimeetris on ristuvad kanalid-, on seade äärmiselt kompaktne. Ükski toru, deflektor või toruleht ei võta ruumi. Võrreldes samaväärse võimsusega metallkesta-ja-toruvahetitega võib plokkgrafiidist soojusvaheti võtta 50–70% vähem põrandapinda. See kompaktsus on eriti väärtuslik olemasolevate keemiatehaste moderniseerimisel või paigaldusel, kus ruumi on vähe.
Toru{0}}--torude ühenduskohtade kõrvaldamine
Plokkide konstruktsioon välistab torude{0}} ja -toru lehtede ühendused, mis on tavapärastes soojusvahetites tavaline lekkeallikas. Puuduvad mehaaniliselt valtsitud või keevitatud toruotsad. Tahke grafiit ise toimib barjäärina protsessi- ja teenindusvedelike vahel. Tihendid on ainult päises-, et-blokeerida liideseid, kus mõlemad vedelikud on madala rõhu erinevusega. See vähendab oluliselt võimalikke lekketeid, parandades ohutust ohtlike või toksiliste vedelikega.
Protsessi ja hooldusvedelike vahel pole tihendeid
Ploki konstruktsiooni kriitiline ohutusfunktsioon on kahte vedelikuvoogu vahetult eraldavate tihendite puudumine. Grafiitplokk on pidev monoliitne tõke. Isegi kui päise tihendid ebaõnnestuvad, on protsessi- ja hooldusvedelike ristsaastumine ebatõenäoline, kuna päisekambrid on eraldatud. Seda funktsiooni hinnatakse kõrgelt rakendustes, kus kahe vedeliku segamine võib põhjustada tõsiseid reaktsioone või toote kadu.
Kriitiline piirang: mitte{0}}parandatavus
Ainulaadne konstruktsioon seab ka suure piirangu. Kui plokk puruneb sisemiselt-termošoki, rõhutõusu või mehaanilise pinge tõttu-, ei saa seda keevitada, lappida ega ummistada. Remondiks puudub juurdepääs sisekäikudele. Kogu plokk või kogu ploki virn tuleb välja vahetada. Praktikas tähendab see sageli kogu soojusvaheti lammutamist, kuna üksikute plokkide vahetamine nõuab liimitud vuukide purustamist ja uute plokkide uuesti-liimimist, mis on harva ökonoomne protsess.
Plokivahetid on teatud tõsiste teenuste puhul põhiliselt tarbekaubad. Nende eluea määrab vastupidavus termilisele tsüklile ja mehaanilisele väsimusele. Rakenduste jaoks, kus on oodata aeg-ajalt pragunemist, võib paralleelselt määrata mitu väiksemat plokiüksust, nii et üks rike ei peata kogu protsessi.
Võrdlus Shelli{0}}ja-torugrafiidivahetitega
Grafiitsoojusvahetid valmistatakse ka kesta{0}}ja Võrdlus toob esile kompromissid:{5}}
| Funktsioon | Plokk grafiit | Shell{0}}ja-torugrafiit |
|---|---|---|
| Soojusülekande tihedus | Väga kõrge (kompaktne) | Mõõdukas |
| Lekketeed | Vähe (ilma toruühendusteta) | Paljud (iga toruühendus) |
| Remondivõime | Puudub (mõranenud plokk=asenda) | Hea (üksikuid torusid saab ühendada või asendada) |
| Maksimaalne töörõhk | Madalam (tavaliselt 6–10 baari) | Kõrgem (10–16 baari võimalik) |
| Saastumine / puhastamine | Ummistunud auke on raskem puhastada | Torusid saab mehaaniliselt puhastada |
| Tüüpilised kohustused | Kondensatsioon, ühefaasilised{0}}vedelikud | Küte, jahutus, katlad |
Plokkvaheteid kasutatakse sageli kondenseerumiseks ja ühefaasilisteks vedelikeks{0}}, kus termiline šokk on hästi kontrollitud. Kest-ja-torugrafiit on eelistatud teenuste puhul, kus ummistumise, saastumise või termilise tsükli tekkimise oht on suurem, kuna üksikuid torusid saab asendada.
Spetsifikatsiooni praktilised kaalutlused
Hinnatesplokkgrafiidist soojusvaheti ehituskonkreetse tollimaksu puhul tuleks hinnata järgmisi tegureid:
Termilise tsükli sagedus– Sagedased käivitamised ja seiskamised suurendavad pragunemisohtu. Plokkide konstruktsioonid eelistavad pidevat tööd.
Surve siirded– Järsud rõhu tõusud (veehaamer) võivad plokke pragundada. Piisava torustiku konstruktsioon ja rõhu vähendamine on hädavajalikud.
Vedeliku puhtus– Plokkide läbipääsud on väikesed (tavaliselt 6–15 mm läbimõõduga). Üle 1–2 mm läbimõõduga hõljuvad ained võivad ummistuda, mida ei saa kergesti varrastega varda.
Teenuse kriitilisus– Ühes{0}}rongiprotsessis, kus soojusvaheti rike katkestab tootmise, võib plokiüksuste parandamatus olla vastuvõetamatu. Soovitaks üleliigseid üksusi või teistsugust konstruktsioonitüüpi.
Järeldus
Plokkgrafiitsoojusvaheti on spetsiaalne suure jõudlusega{0}}konstruktsioon, mis vahetab parandatavuse välja äärmise kompaktsuse ja väiksemate lekketeede vastu. Selle ehitus-puuritud plokid, mis on virnastatud ja ühendatud monoliitseks südamikuks-, tagavad suurepärase soojusülekandetiheduse ja välistavad torude- ja -torude lehtede ühendused. Kuid pragunenud plokki ei saa parandada, see nõuab täielikku väljavahetamist. Seetõttu peab ehitusstiil vastama hoolduse filosoofiale ja teenuse kriitilisusele. Pidevateks, puhasteks, ühefaasilisteks töödeks ja minimaalse termilise šokiga, pakub plokkgrafiit elegantset ruumi{10}}säästvat lahendust. Nõudlike või ohutute{12}}kriitiliste teenuste jaoks, kus parandatavus on esmatähtis, võib sobivam olla kest{13}}ja torugrafiit või muud materjalid.
