Kokie santykiniai vieno{0}}praėjimo ir kelių-praėjimo PTFE šilumokaičių privalumai?

PTFE apvalkalo-ir Praėjimų skaičius lemia skysčio greitį, šilumos perdavimo efektyvumą ir reikalingą siurbimo galią. Dažnai siekiama maksimaliai padidinti vamzdžio -šilumos perdavimo koeficientą, nes PTFE iš esmės mažas šilumos laidumas (apie 0,25 W/m·K). Tačiau vieno-praėjimo ar kelių{10}}praėjimų dizaino pasirinkimas nėra trivialus,-tai sąmoningas{12}}šilumos perdavimo padidėjimo ir slėgio kritimo baudos kompromisas.

Paaiškinta vamzdžio leidimo tvarka
Vamzdžių praėjimų skaičius yra tai, kiek kartų skystis, einantis per vamzdelius, teka per visą šilumokaičio ilgį. Pralaidos gaminamos įdedant pertvaras (praėjimo pertvaras) į kanalą arba gaubtą viename arba abiejuose šilumokaičio galuose. Šie skirstytuvai leidžia skysčiui tekėti tik per kai kuriuos vamzdžius, o po to sukasi atbuline eiga ir teka į kitą vamzdžių rinkinį.

Vieno{0}}leidimo konstrukcija
Vieno -praėjimo (1-praėjimo) keitiklyje vamzdžio pusės skystis patenka į kanalą viename gale, teka tiesiai per visus vamzdelius lygiagrečiai ir išeina kitame gale. Vidinių sienų nėra. Tai pats paprasčiausias srauto dizainas.

Daugi{0}} leidimų dizainas (2, 4 ir kt.)
Taikant daugialypį{0}}praėjimą, skystis kelis kartus praeina pro vamzdelio pluoštą. Pavyzdžiui, naudojant 2-praėjimų keitiklį įtekėjimo kanalas yra padalintas į dvi dalis. Skystis patenka į vieną dalį, praeina per pusę vamzdžių į tolimąjį galą, keičia kryptį grįžtamuoju gaubtu, grįžta per likusius vamzdžius ir išeina iš antrosios įleidimo pusės kanalo dalies. 4 takų šilumokaityje ši operacija kartojama du kartus.

Praėjimų skaičius visada yra lyginis, kad įleidimo ir išleidimo antgaliai būtų tame pačiame šilumokaičio gale, o tai supaprastina vamzdžių sujungimą.

Pagrindiniai šiluminės{0}}hidraulinės elgsenos skirtumai
Vieno praėjimo ar kelių eigos PTFE šilumokaičio konstrukcijos pasirinkimas priklauso nuo įtaka skysčio greičiui, šilumos perdavimo koeficientui, slėgio kritimui ir logaritminiam vidutinių temperatūrų skirtumui (LMTD).

Šilumos perdavimo koeficientas ir skysčio greitis
Skysčio greitis kiekviename vamzdyje priklauso nuo vamzdžių, naudojamų kiekvienam praėjimui, skaičiaus, tam tikro bendro vamzdžio pusės srauto greičio. Vieno praėjimo konstrukcijoje visi vamzdžiai yra aktyvūs tuo pačiu metu. Galimas srauto plotas yra visų vamzdžių srauto plotų suma. Todėl greitis yra gana mažas, nebent bendras srautas yra didelis.

Kelių{0}}praėjimų konstrukcijoje tas pats bendras srautas praleidžiamas vienu praėjimu, naudojant tik dalį vamzdžių. 2-takų šilumokaityje su dviem identiškomis vamzdžių grupėmis kiekviename praėjime yra pusė visų vamzdelių. Greitis kiekviename vamzdyje padvigubinamas, atsižvelgiant į vieno praėjimo scenarijų (tam pačiam bendram srautui). Greitis keturis kartus padidinamas naudojant 4 važiavimų konfigūraciją.

Konvekcinis šilumos perdavimo koeficientas didėja didėjant vamzdžio pusės Reinoldso skaičiui, nes didėja greitis. Apribojanti šilumos perdavimo kliūtis dažnai yra vamzdžio-pusė skysčio plėvelė (nesvarbu, ar apvalkalo-pusė skystis yra kondensuojantis garas, ar didelio{3}}laidumo skystis). Kadangi PTFE vamzdžių šilumos laidumas jau yra prastas, padidinus vamzdžio šoninį greitį galima žymiai padidinti bendrą šilumos perdavimo koeficientą.

Slėgio kritimo poveikis
Didesnės greičio sąnaudos: Slėgio kritimas didėja greičio kvadratu (apytiksliai). Naudojant 2-pravažiavimo konstrukciją, slėgio kritimas vamzdžio pusėje yra maždaug 4 kartus didesnis nei vieno praėjimo konstrukcijoje (greitis du kartus + papildomi nuostoliai grįžtamojo variklio gaubte). 4 praėjimų konstrukcijoje slėgio kritimas gali būti 16 kartų didesnis, be to, dideli nuostoliai atbulinės eigos kamerose.

Praktiškai naudojamų praėjimų skaičių paprastai riboja turima siurbimo galia arba leistini slėgio nuostoliai proceso linijoje. Įprastas PTFE šilumokaičių išdėstymas yra 2-praėjimas arba 4-praėjimas. Jei skystis vamzdžio pusėje yra vidutinio klampumo skystis, o siurblys turi pakankamai aukšto slėgio, vieno praėjimo modeliams pirmenybė teikiama su dujų vamzdžio pusės skysčiu (kur slėgio kritimas tampa svarbesnis) arba su jau dideliu srautu.

Vidutinio žurnalo temperatūros skirtumo korekcija (LMTD)
Vienas iš pagrindinių skirtumų yra tas, kad kelių srautų sistemos nėra tik priešpriešinis srautas, o tai sumažina veiksmingą temperatūros varomąją jėgą. LMTD yra didžiausias vieno praėjimo šilumokaityje su priešpriešinio srauto išdėstymu (vamzdžio pusės skystis priešinga korpuso pusės skysčiui). Daugiatakiame šilumokaityje srauto modelis yra artimas mišraus arba kryžminio srauto srautui, o priešsrovės LMTD taikomas pataisos koeficientas (kartais vadinamas F).

2-laidų šilumokaičiui LMTD pataisos koeficientas paprastai yra diapazone nuo 0,95 iki 0,99 daugeliui veikimo situacijų - nedidelis sumažinimas. 4 praėjimų šilumokaičiams koeficientas gali būti net 0,90–0,95. Aukštos temperatūros kryžminio naudojimo atveju (kai įsiurbimo ir išėjimo temperatūros yra labai artimos) pataisos koeficientas gali būti daug mažesnis nei 1, nes didesnio greičio pranašumai gali būti atmesti. Taigi kelių pralaidų dizainai yra sėkmingiausi esant nedideliam temperatūros pokyčiui vamzdžio pusėje.

PTFE šilumokaičio svarba
Kadangi PTFE šilumos laidumas yra mažas, vamzdžio -šoninės plėvelės atsparumas dažnai yra dominuojantis bendram šilumos perdavimui. Taigi vienas iš svarbių projektavimo tikslų yra pagerinti vamzdžio{2}}šono koeficientą. Kelių-eilių konstrukcijose tai pasiekiama nereikalaujant didesnio bendro įrenginio siurblio srauto greičio, todėl jie yra pageidautini modifikuojant arba ten, kur srautas yra fiksuotas.

Tačiau PTFE vamzdeliai yra mechaniškai minkšti ir gali vibruoti esant dideliam srauto greičiui. Per didelis greitis gali sukelti vamzdžio plazdėjimą ir sukelti trūkčiojimą nuo pertvarų arba vamzdžio lakštų pažeidimo. PTFE vamzdeliams tipiniai siūlomi vamzdžių šoniniai greičiai yra 0,5–2,0 m/s (1,6–6,6 pėdos/sek.). Kelių pralaidų konstrukcija, kuri padidina greitį nuo 0,5 m/s iki 1,0 m/s, yra gera, tačiau padidinus jį iki 3,0 m/s, gali kilti mechaninių problemų. Pravažiavimų skaičius turi būti pasirinktas taip, kad greitis būtų gamintojo nurodytame diapazone.

Be to, šilumos perdavimo pranašumai turėtų būti subalansuoti su siurbimo sąnaudomis. Cirkuliacijai bake jau yra proceso siurblys. Daugiatakio PTFE šilumokaičio slėgio kritimas gali būti priimtinas atliekant daugelį paviršiaus apdailos procesų. Arba vieno praėjimo konstrukcija su didesniu apvalkalu (lygiagrečiai daugiau vamzdžių) gali atlikti tą pačią funkciją esant mažesniam slėgio kritimui, bet didesnėms kapitalo sąnaudoms.

Palyginimo lentelė: vieno-praėjimo ir kelių pralaidų-PTFE šilumokaičiai
Šioje lentelėje parodyta tipinė fiksuoto viso vamzdžio{0}}šoninio srauto ir fiksuoto šilumos perdavimo ploto našumo statistika. Vertybės yra reprezentatyvios; Tikrasis veikimas priklausys nuo detalių apie dydį ir skysčio charakteristikas.

Vamzdžio praėjimų skaičius Santykinis vamzdžio greitis* Santykinis vamzdis-Šoninis šilumos perdavimo koeficientas** Santykinis slėgio kritimas (vamzdžio pusė) LMTD pataisos koeficiento diapazonas Tipiniai pritaikymai
1 (vienas -praėjimas) 1,0 (pradinis) 1,0 (pradinis) 1,0 (pradinis) 1,00 (įmanomas grynas priešinis srautas) Didelio srauto skysčiai; dujos; žemo slėgio kritimo sistemos
2 (du
4 (Keturi-Pas.) 4.0 1.6 – 1.9 12 – 18 0.90 – 0,95 Reikalingi didelio klampumo skysčiai arba itin didelė U- vertė; patikrinkite siurbimo kainą
6 arba 8 6 – 8 1.9 – 2,3 > 30 < 0,90 Reti; tik su mažo klampumo skysčiais ir dideliu leistinu ΔP greičiu, palyginti su vieno praėjimo konstrukcija su tuo pačiu vamzdžių skaičiumi ir srautu. Numatomas turbulentinis arba pereinamasis srautas. Tikrasis pagerėjimas priklauso nuo Reinoldso skaičiaus eksponento (dažniausiai h ~ v^0,8 turbulentiniam srautui).

Praktiniai paviršiaus apdailos aspektai
Daugelyje paviršiaus apdailos darbų (dažant dengimą, anodavimą, ėsdinimą) vamzdžio pusėje esantis skystis dažnai yra pati proceso vonia, rūgštinis arba šarminis tirpalas, kuriame yra suspenduotų dalelių arba ištirpusių metalų. Taikomos šios praktinės gairės:

Didelio srauto cirkuliacija vonioje maišymui ar filtravimui dažnai būna vieno{0}}praėjimo. Tokiomis aplinkybėmis greitis jau gali būti pakankamas ir daugiau praėjimų tiesiog padidintų slėgio kritimą, atitinkamai nepadidinus šilumos perdavimo.

Dviejų praėjimų konstrukcija yra dažniausiai naudojama PTFE šilumokaičio konstrukcija, skirta nedidelio dydžio dengimo linijoms. Šilumos perdavimas žymiai padidėja, o slėgio kritimas išlaikomas įprastų išcentrinių siurblių ribose (paprastai 1–3 barų nuostoliai).

Kai pasiekiama šilumos perdavimo sritis yra ribota (pavyzdžiui, modifikuotas šilumokaitis, kuris turi tilpti į esamą erdvę), naudojamos keturios{0}}praėjimo konstrukcijos ir siurblys turi atsarginę galvutę. Jie taip pat naudojami klampių skysčių, tokių kaip koncentruota fosforo rūgštis ar kitos cheminio proceso vonios, šildymui.

Taip pat paminėta, kad optimalų vamzdžių praėjimų skaičių įtakoja apvalkalo-pusės išdėstymas. Jei apvalkalo -pusinis skystis yra garų kondensacija (kurios šilumos perdavimo koeficientas labai didelis), dominuoja vamzdžio- šoninis pasipriešinimas, o kelių pralaidų konstrukcija yra labai naudinga. Jei korpuso pusės skystis yra žemo koeficiento aušinimo vanduo, tai tik vamzdžio pusės pagerinimas gali neduoti esminės bendros naudos.

Dizaino pavyzdys: kiek leidimų pasirinkti
Apsvarstykite galimybę naudoti PTFE šilumokaitį, kaitinantį nikeliavimo vonią nuo 55 °C iki 60 °C, naudojant garus korpuso pusėje. Reikalingas šilumos kiekis yra 100 kW. Cirkuliacinis siurblys per šilumokaitį gali cirkuliuoti 30 m3/h vonios skysčio. Preliminarus vieno praėjimo projektavimas su 200 vamzdžių, kurių ID skersmuo yra 6 mm, leidžia pasiekti vamzdžio šoninį greitį 0,5 m/s, slėgio kritimą 0,3 baro ir apskaičiuotą bendrą šilumos perdavimo koeficientą (U) 200 W/m2.K. Reikalingas plotas 12 m².

Dviejų žingsnių konstrukcija (100 vamzdžių per praėjimą) padidina greitį dvigubai iki 1,0 m/s. Vamzdžio pusės koeficientas padidėja beveik 40%, todėl U yra 260 W/m2K. reikalingas plotas sumažinamas iki 9,2 m2 (mažesnis, pigesnis šilumokaitis). Slėgio nuostoliai padidėja iki maždaug 1,2 baro, kuris vis dar neviršija siurblio galios. 2 važiavimų dizainas tikrai geresnis.

4 praėjimų konfigūracijai (kiekvienu praėjimu 50 vamzdžių) greitis yra 2,0 m/s, o U padidinamas iki maždaug 300 W/m2.K. Reikalingas plotas 8 m2 Tačiau slėgio kritimas tampa apie 5 barus, o tai gali būti didesnis nei siurblio galvutė arba sunaudoti daug energijos. LMTD koregavimo koeficientas yra 0,93, o tai šiek tiek sumažina tikrąją varomąją jėgą. Pagal šį scenarijų idealus kompromisas yra 2 važiavimų dizainas.

Baigiamieji žodžiai