Kako izbrati pravilno velikost šobe za PTFE izmenjevalnik za zmanjšanje padca tlaka?

Toplotni izmenjevalnik ima tekočino-na strani lupine, ki vstopa in izstopa skozi šobe, ki so na splošno veliko manjše od lupine glavnega izmenjevalnika. Te šobe so hidravlične zožitve, v katerih se tok pospeši in ustvari turbulenca ter v katere se lahko vbrizga velik del celotne izgube tlaka v sistemu. Ta vpliv je veliko bolj pomemben pri izmenjevalnikih s PTFE-obloženimi ali PTFE-cevnimi izmenjevalniki, kjer lahko previsoka vstopna hitrost prispeva k vibracijam, obrabi cevi in ​​slabemu delovanju črpanja.

V primeru PTFE izmenjevalnika z velikostjo šob zmanjšajte padec tlaka. Izbira šob je osnovni korak hidravlične optimizacije in ne naknadna mehanska podrobnost.

Zakaj oblika šob povzroča padec tlaka, omejitev pretoka in dvig hitrosti
Če konstanten volumenski pretok teče skozi zmanjšano površino preseka, se hitrost tekočine sorazmerno poveča. To povečanje hitrosti povzroči ne-linearno povečanje padca tlaka, zlasti s povečanjem turbulence na vhodu in obstoječih območjih.

Glavni vplivi so:

Lokalno pospeševanje tekočih curkov

Povečanje intenzivnosti turbulence

Večje izgube zaradi trenja

Izboljšana dinamična nihanja tlaka

Majhna zmanjšanja premera šobe lahko povzročijo zelo velike hidravlične kazni, saj izguba tlaka močno narašča s hitrostjo.

Vpliv na notranjost toplotnega izmenjevalnika PTFE
V primerjavi s kovinskimi sistemi so PTFE cevni snopi mehansko in toplotno občutljivi. Premajhne šobe lahko povzročijo visokohitrostne curke, ki vstopajo in nastajajo

Vibracije v lokalni cevi

Mehanska okvara nosilca cevi.

nepravilna porazdelitev toka v snopu

Pospešena razgradnja v suspendiranih delcih

Povečana raven hrupa pri plinskem servisu

To pomeni, da oblika šobe neposredno vpliva na življenjsko dobo izmenjevalnikov.

Hidravlična logika dimenzioniranja šob
Načrtovalna merila-na podlagi hitrosti
Eden od pomembnih ciljev zasnove je omejiti hitrost šobe na določeno vrednost. Industrijska praksa je na splošno uporaba kombiniranega parametra, imenovanega rho-v-kvadrat (ρv²), za omejitev vpliva zagona in potenciala erozije.

Parameter je opredeljen na naslednji način:

Kvadrat hitrosti x gostota

Ta vrednost je dinamična energijska intenzivnost toka, ki teče v izmenjevalniku.

Tipične konstrukcijske omejitve za tekočine, ki niso abrazivne in nejedke, so:

~2232 kg/m*s^2

Enakovredno približno 15 ft/s za oskrbo z vodo

Za plinske storitve se dovoljene hitrosti dodatno zmanjšajo zaradi:

Proizvodnja akustičnega hrupa

Vzbujanje vibracij

Možno pospeševanje erozije- jedko

Delovanje znotraj teh meja pomaga zagotoviti enakomerno hidravlično delovanje.

Učinek povečanja premera šobe
Večja šoba, nižja hitrost za določen volumenski pretok. In to vam daje:

Zmanjšan padec tlaka

Manjša proizvodnja turbulence.

Zmanjšane emisije hrupa

Zmanjšana mehanska obremenitev notranjih delov

Vendar pa obstajajo kompromisi-z inženirskega vidika:

Višji stroški izdelave

Potreben je velik priključek s prirobnico

Večja velikost ovojnice opreme

Povečana mehanska obremenitev sklepov lupine

Zato je bistven kompromis-med mehanskimi omejitvami in hidravlično zmogljivostjo.

Sprememba pretoka in oblike šob
Profili za gladek vstop in izstop
Motnje pretoka so manjše, če se pretok med cevovodom in šobami izmenjevalnika pojavi postopoma in ne nenadoma. Šoba je stik med cevjo in izmenjevalnikom. Trden širok stisk roke manj obremenjuje obe strani sistema.

Konstrukcije šob za gladko hidravlično obnašanje običajno vključujejo:

Stožčasti reduktorji ali ekspanderji

Dovodni profili zaobljeni

Spremembe počasne hitrosti

Poenostavljena notranja geometrija

Te funkcije pomagajo zmanjšati ločevalne cone in zmanjšati lokalne izgube energije.

Vpliv na porazdelitev na strani lupine
Neenakomerna porazdelitev vnosa lahko znatno vpliva na toplotno učinkovitost lupinastih-in-cevnih PTFE izmenjevalcev. Ustrezna velikost šobe in pomoč pri geometriji zagotavljata, da:

Dosledna porazdelitev -toka ob strani školjke

Enakomeren prenos toplote v ceveh

Zmanjšana mrtva območja ali obvodni tok

Stabilen temperaturni gradient

Težave s plinom in tekočino
Omejitve storitev tekočin
Za tekoče sisteme je zasnova šob na splošno odvisna od:

Omejitve hitrosti (merilo ρv2)

Optimizacija črpalne moči

Nevarnost erozije trdnih delcev

Tudi pri čistih tekočinah lahko visoka hitrost šobe povzroči znatno zmanjšanje tlaka.

Omejitve storitve plina
Za delovanje v plinski fazi prevladuje več vidikov:

Učinki stisljivosti.

Nevarnost akustične resonance

Območja pretoka z visokim Machovim številom

Standardi hrupa v rastlinskem okolju

Pri uporabi plina se pogosto uporabljajo velike šobe za zmanjšanje hitrosti in preprečevanje zvočnih ali skoraj{0}}zvočnih okoliščin.

Pristop oblikovanja v resničnem svetu
Postopni pristop velikosti
Tipičen sistematičen pristop k dimenzioniranju šob je naslednji:

Določanje konstrukcijskega pretoka

Izračun dovoljene hitrosti iz meja ρv²

Izbira minimalnega notranjega premera

Prispevek k preverjanju znižanja tlaka

Mehanska kompenzacija omejitve prirobnice

To zagotavlja ohranitev hidravlične zmogljivosti brez ogrožanja strukturne celovitosti.

Integracija s sistemom za zaščito snopa cevi iz PTFE
V sistemih s teflonskim izmenjevalnikom je velikost šob neločljiva od zasnove notranjega svežnja. Ker lahko vstopni curki z visoko hitrostjo uidejo distribucijskim napravam in zadenejo neposredno v vrste cevi, je izbira konzervativne hitrosti pomembna zaščitna strategija.

Oblikovni kompromisi-so skupni
Prednosti večjih šob:

Minimalni padec tlaka

Boljša disperzija pretoka.

Manjša možnost erozije

Slabosti:

Povečan strošek

Večji odtis opreme

Večja konstrukcijska obremenitev

Prednosti majhnih šob:

Majhna velikost

Zmanjšani stroški materiala

Enostavnejša integracija v tesne konfiguracije cevovoda

Slabosti:

Visok diferenčni tlak

Povečano tveganje za vibracije

PTFE cevi imajo lahko krajšo življenjsko dobo

Zaključek
Ključna izbira hidravlične konstrukcije za sisteme toplotnega izmenjevalnika PTFE je pravilna velikost šobe, ki neposredno vpliva na padec tlaka, učinkovitost sistema in mehansko zanesljivost. Ohranjanje hitrosti v šobi znotraj določenih omejitev (kot je merilo rho-v-kvadrata) lahko prepreči čezmerne izgube energije in škodljive pogoje pretoka.

V PTFE izmenjevalniku z velikostjo šobe se zmanjša padec tlaka, večje šobe vedno zagotavljajo bolj gladek vstop v tok, manjšo turbulenco in boljšo zaščito občutljivih snopov PTFE cevi pred visokohitrostno erozijo in učinki vibracij.

Dobro-zasnovana šoba končno poskrbi, da tekočina vstopa v izmenjevalnik na nadzorovan in nežen način, kar omogoča dolgo življenjsko dobo in dosledno toplotno učinkovitost. Gladek, progresiven hidravlični vhod je eden najboljših pristopov za-dolgotrajen,-zmogljiv sistem izmenjevalnika toplote.