Autoklaavi juurdepääsu probleem
Hüdrometallurgiline autoklaav töötab 180-kraadise ja 12-baarise rõhuga nikkel-lateriidimaagi töötlemisel. Laev on silindrikujuline, läbimõõduga 3,5 meetrit ja ühe 500 mm läbimõõduga manöövri kaudu on ainus juurdepääs sisemusse. Olemasolev titaanist küttespiraal, mis on roostetanud pärast 18-kuulist töötamist kõrgetemperatuurilises-väävelhappe leotuslahuses, tuleb välja vahetada. PTFE-soojusvaheti on ette nähtud selle korrosioonikindluse jaoks, kuid juurdepääsupiirang kujutab endast konstruktsiooniprobleemi: soojusvaheti peab läbima 500 mm kanalit ja olema kokku pandud kõvera anuma sisse, järgides silindrilise geomeetria, maksimeerides soojusülekande pindala.
Standardsed ristkülikukujulised PTFE-võrestikud ei sobi. Vaja on kohandatud modulaarset lähenemist, mis on loodud spetsiaalselt silindrilise anuma geomeetria ja piiratud juurdepääsu jaoks.
Modulaarne spiraalne disainilahendus
Silindrilised anumad eelistavad spiraalseid või rõngakujulisi soojusvaheti konfiguratsioone, mis järgivad anuma kumerust. Selle autoklaavi jaoks välja töötatud disain koosneb omavahel ühendatud PTFE torumoodulitest, mis on paigutatud kontsentrilistesse spiraalsetesse rõngastesse. Iga moodul on PTFE-toru eelmonteeritud segment, mis on moodustatud 120–180-kraadise nurgaga osaliseks kaareks, mille mõõtmed läbivad diagonaalselt 500 mm kanalit.
Moodulid ühendatakse autoklaavi sees surveliitmike kaudu määratud ristmikepunktides. Ühendused on paigutatud nii, et need oleksid ligipääsetavad mandli avast, võimaldades paigaldajal jõuda läbi kanalite ja teha ühendused standardsete tööriistadega.
Valmis koost moodustab kaks kontsentrilist spiraalset mähist, mis riputatakse eelmise seiskamise ajal anuma seina külge keevitatud tugiklambrite külge. Välimine mähis ümbritseb anuma seina umbes 200 mm kaugusel kestast. Sisemine mähis asub välimisest mähisest 400 mm kaugusel. See kahe{5}}spiraali konfiguratsioon maksimeerib soojusülekande pinda silindrilises ruumalas, säilitades samal ajal mähistevahelise lägavoolu vaba ruumi.
Tabel 1: Kohandatud silindrilise PTFE soojusvaheti konstruktsiooniparameetrid (3,5 m läbimõõduga autoklaav, 500 mm vahekaugus)
| Disaini parameeter | Spetsifikatsioon | Tehniline põhjendus |
|---|---|---|
| Mooduli kaare nurk | 150 kraadi | Maksimaalne nurk, mis võimaldab diagonaalselt läbida 500 mm kanalit |
| Mooduli laius | 380 mm | Kliirens mantee läbipääsuks koos pöörlemisega |
| Mooduli kaal (kuiv) | 8-10 kg | Käsitsi käsitsemine ühe paigaldaja poolt manway kaudu |
| Moodulite arv spiraalse rõnga kohta | 3 (3 × 150 kraadi=450 kraadi kattumisega) | Kattuvus tagab pideva kuumutamise kogu ümbermõõdu ulatuses |
| Kontsentriliste rõngaste arv | 2 | Välisrõngas veresoone seina lähedal; sisemine rõngas raadiuse keskel- |
| Toru OD × sein | 10 mm × 1,2 mm | Modifitseeritud PTFE libisemiskindluse tagamiseks 180 kraadi juures |
| Moodulitevahelise-ühenduse tüüp | Põletatud PTFE surveliit | Käsitsi{0}}monteeritud läbi mandri |
| Ühenduse lekke test | Pneumaatiline 1,5 baari (madal rõhk, ohutus{1}}piiratud kitsas ruumis) | Teostatakse moodulite kaupa monteerimise käigus |
| Kokkupandud kogukaal | 55 kg | Toetavad olemasolevad laevaklambrid |
| Kogu soojusülekande pind | 8.5 m² | Mõõdetud 45 kW kütmiseks ettenähtud aururõhul |
Anumasises{0}}kooste järjestus
Kokkupanek järgib enne seiskamist välja töötatud ja harjutatud ranget järjestust. Kõik moodulid, tööriistad ja testimisseadmed on paigutatud manway juurde. Laev on ventileeritud, gaasi-testitud ja suletud ruumi sisenemisluba on aktiivne koos ooteseisundis oleva inimesega.
Esmalt monteeritakse väline spiraalne rõngas. Kolm kaaremoodulit juhitakse läbi kanali, asetatakse tugiklambritele ja ühendatakse. Rõngas on surve-testitud. Sisemine spiraalne rõngas järgib teist tugiklambrite komplekti kasutades sama järjestust. Valminud mähised on ühendatud auru etteande ja kondensaadi tagastuspeadega, mis tungivad anumasse olemasolevate düüside kaudu.
Kogu kokkupanek valmib kaheliikmelise meeskonna poolt ühe 10-tunnise hooldusvahetuse jooksul. Kuuma tööd pole vaja. Anuma modifikatsioone pole vaja peale varem paigaldatud tugiklambrite.
Soojusjõudlus silindrilises geomeetrias
Spiraalne konfiguratsioon tagab suurepärase termilise jõudluse autoklaavikeskkonnas. Kontsentriline mähise paigutus loob lägas loomulikud tsirkulatsioonimustrid: kuumutatud vedelik tõuseb mööda mähiseid, ringleb anuma keskpunkti ja naaseb mööda anuma seinu allapoole. See tsirkulatsioon suurendab soojusülekannet ja hoiab ära lobri lokaalse ülekuumenemise torude pindadel.
Kahe{0}}mähise konstruktsioon tagab ka toimimise liiasuse. Kui ühel mähisel tekib leke, saab selle isoleerida, samal ajal kui teine mähis jätkab kuumutamist vähendatud võimsusel. Autoklaav töötab osalise läbilaskevõimega seni, kuni plaaniline hooldusaken võimaldab remonti.
Kokkuvõte
Kohandatud PTFE-soojusvahetid, mis on mõeldud silindrilise autoklaavi juurdepääsuks, on ehitatud modulaarsete spiraalsete kaare segmentidena, mis läbivad standardseid kanaleid ja monteeritakse anumasse. Kontsentriline kahe{1}}spiraali konfiguratsioon maksimeerib soojusülekande pinda kõvera geomeetria piires, parandab loomulikku tsirkulatsiooni ja pakub tööliigsust.
Modulaarne lähenemine võimaldab PTFE-d paigaldada anumatesse, kuhu tavapärased ristkülikukujulised võred ei mahu, laiendades PTFE-tehnoloogia rakendusala kõrgrõhu{0}}autoklaaviteenusele, kus korrosioonikindlus ja prognoositav pikaajaline{1}}jõudlus on kriitilise tähtsusega.
Kohandatud silindrilise anuma PTFE soojusvaheti projekteerimise tehniline tugi on saadaval pärast anuma jooniste, kanalite mõõtmete, protsessitingimuste, küttevõimsuse ja saadaolevate düüside ühenduste esitamist.
