Kako izbrati pravilno število loput za PTFE izmenjevalnik z nizkim stranskim-pretokom?

Vroči tok korozivnega produkta je dostopen za hlajenje le z zmernim curkom hladilne vode. V tipičnem lupinastem in cevnem izmenjevalniku bi ta nizek stranski tok lupine leno lebdel čez široko razmaknjene pregrade, kar bi povzročilo stagnirna območja in slab prenos toplote. Zato mora biti zasnova pregrade natančno prilagojena, da se iz tega omejenega pretoka pridobi vsaka razpoložljiva enota toplotne moči.

Inženirski problem pri zasnovi PTFE izmenjevalnika z nizkim pretokom s številnimi loputami je predvsem natančno ravnotežje med padcem tlaka in prenosom toplote. Preveč loput lahko zaduši pretok in preobremeni majhno obtočno črpalko. Če jih premalo, bi lahko bil izmenjevalnik hidravlično tih, a toplotno neučinkovit.

Zakaj so pregrade pomembne v PTFE toplotnih izmenjevalnikih
Pregrade opravljajo številne pomembne naloge v lupinastem in cevnem izmenjevalniku:

Usmerjanje toka čez snop cevi na strani lupine

Izboljšana turbulenca in prenos toplote

Podpora za fleksibilne PTFE cevi

Zmanjšanje območij mrtvega toka

Izogibanje tresljajem cevi

Pri PTFE izmenjevalnikih je zasnova loput veliko bolj ključna, saj so PTFE cevi mehansko upogljive v nasprotju s kovinskimi cevmi. Ustrezna podporna razdalja pomaga vzdrževati geometrijo snopa in nadzorovati pretok tekočine.

V pogojih nizkega pretoka je učinkovitost izmenjevalnika precej občutljiva na razmik in postavitev pregrad.

Tradicionalni segmentni pregradni kompromis
Večina tradicionalnih lupinastih in cevnih izmenjevalnikov uporablja segmentne pregrade. Te narezane plošče delno povzročijo, da tekočina na strani lupine pogosto prečka cevni snop v cikcak obliki.

Rezultat te zasnove je visoka-hitrost prečnega toka in povečana turbulenca.

Pregrade tesno razporejene
Ko je več pregrad nastavljenih z majhno razdaljo:

Povečanje stranske hitrosti školjke

Poveča se koeficient prenosa toplote

Izboljšanje toplotne učinkovitosti

Lahko izboljša odpornost proti obraščanju

Tekočina se pospeši in večkrat obrača skozi snop, kar povzroči močnejše mešanje okoli cevi.

Ampak to ima svojo ceno.

Padec tlaka hitro naraste
Na strani ohišja uporaba tesno razporejenih pregrad povzroči povečan hidravlični upor pri nizkih skupnih stopnjah pretoka.

Rezultat lahko vsebuje:

Visok padec tlaka.

Manjša splošna cirkulacija

Preobremenitev črpalke

Pretočno stradanje

Nestabilno delovanje

V težjih okoliščinah dobavljena glava črpalke morda ne bo zadostovala za vzdrževanje kakršnega koli pomembnega-kroženja na strani školjke.

Težava z nezadostnimi pregradami
Z manj pregradami je manjši upor in tekočina lažje teče skozi lupino.

Ta metoda zmanjša:

Izguba pritiska

Zahteve za črpanje

Omejitev pretoka

Na žalost se toplotna učinkovitost običajno poslabša istočasno.

Laminarni tok z nizko hitrostjo
Če so lopute široko razširjene, je lahko hitrost na strani lupine zelo nizka. V takem primeru je lahko tok večinoma laminaren in ne turbulenten v prečnem-toku.

Zdaj se zgodi naslednje:

Nizki koeficienti prenosa toplote

Toplotna stratifikacija

Mrtva območja

Usedanje trdnih snovi

Nabiranje-umazanije

Namesto tega lahko tekočina počasi vijuga skozi odprta območja z malo mešanja, namesto da bi bila učinkovito pometana po celotnem svežnju.

Ta nepremična območja so lahko še posebej težavna pri storitvah za prevoz jedkih ali trdnih snovi.

Zakaj je treba PTFE izmenjevalce-z nizkim pretokom obravnavati drugače
Ker je PTFE cev prožna, je mogoče razporeditev pregrad bolj prilagoditi kot pri snopih trdih kovinskih cevi.

PTFE snope je mogoče sestaviti z:

Geometrije CustomSpacer

Nastavljiv razmik med pregradami

Ne-standardne ureditve podpore

Spirala pretočnih poti

Zaradi te vsestranskosti so različni koncepti pregrad zelo zanimivi pri aplikacijah z nizkim pretokom.

Spiralne pregrade – sodobna rešitev
Spiralna oblika pregrade je nova alternativa tipičnim segmentnim pregradam.

Namesto potiskanja tekočine skozi ostre cikcakaste-vzorce toka, vijačne pregrade usmerjajo stranski tok-ohišja po neprekinjeni spiralni poti skozi izmenjevalnik.

Vijačne pregrade sprejmejo šibak, vijugast tok in ga spremenijo v prijetno, koncentrirano spiralo.

Kako spiralni tok izboljša učinkovitost
To spiralno gibanje ima številne glavne prednosti:

Bolj dosledna hitrost na strani lupine

Manj statičnih območij

Lažji hidravlični pretok

Nižja izguba tlaka

Boljša porazdelitev toplote

Tekočina neprekinjeno teče vzdolž snopa na način-toka-čepa, brez pospeševanja in zaviranja.

Posledica tega je učinkovitejša uporaba omejene energije pretoka.

Kot vijačnice in zakaj je pomemben
Zmogljivost vijačnega izmenjevalnika je precej občutljiva na kot vijačnice.

Tipični koti vijačnice so naslednji:

15 stopinj

25 stopinj

35 stopinj

Kar 45 stopinj

Zmanjšani koti vijačnice
Dolga-vijačnica z nižjim kotom povzroči:

Bolj gladko vodenje toka

Zmanjšan padec tlaka

Daljše pretočne poti

Zmerna hitrost pretoka

Ta ureditev je na splošno prednostna za PTFE izmenjevalnike z nizkim pretokom.

Večji koti vijačnice
Višji vijačni koti (strmejši):

Intenzivnost navzkrižnega toka

Lokalne turbulence.

Koeficient toplotne prehodnosti

Toda zmanjšanje tlaka se prav tako sorazmerno povečuje.

Zato je optimalni kot kompromis med toplotno delovno obremenitvijo in razpoložljivo zmogljivostjo črpanja.

Primerjava segmentnih in spiralnih zasnov pregrad
Razlike v delovanju so bolj vidne, če oba pristopa primerjamo neposredno.

Značilnost Segmentne pregrade Pregrade, spiralne
Vzorec toka Prečni-tok cik-cak Spiralno, neprekinjeno
Padec tlaka Večji Manjši
Zmanjšana možna mrtva območja
Učinkovitost nizkega pretoka Bolje Pogosto Šibko
Nagnjenost k obraščanju Zmerna do visoka Nizka
Porazdelitev hitrosti Neenakomerna Bolj enakomerna
Spiralna razporeditev je boljši kompromis med hidravlično in toplotno zmogljivostjo v smislu stabilnosti za številne storitve z nizkim pretokom.

Oblikovni vidiki – praktično
lot of baffles low flow PTFE exchanger configuration there are a lot of considerations in determining the.

Glava črpalke naprodaj
Največja sprejemljiva odpornost proti obrabi je omejena z zmožnostmi stranskega tlaka lupine cirkulacijskega sistema.

Potencial obraščanja
Zasnove, ki minimizirajo stacionarna območja, so zaželene za-nosilne trdne snovi ali kristalizirajoče tekočine.

Specifikacije za toplotno obremenitev
Višje potrebne stopnje prenosa toplote lahko zahtevajo strožje vodenje pretoka.

Držalo za PTFE cev
Vendar pa so PTFE cevi fleksibilne in razmik med nosilci mora biti še vedno dovolj dober, da prepreči čezmerno deformacijo ali vibracije.

Dostop za vzdrževanje
Manj zapletene, bolj odprte konfiguracije pregrad bi lahko zagotovile boljši dostop za čiščenje v aplikacijah,-ki so nagnjene k umazaniji.

Ko standardni dizajni ne delujejo
Standardne lupine in cevi so na splošno zasnovane za zmerne do visoke -pretoke na strani lupine. Te podobne geometrije lahko slabo delujejo v okoliščinah šibke cirkulacije.

Tipični simptomi okvare so:

Nezadostna hladilna zmogljivost

Visoke izhodne temperature

Zmanjšanje nadtlaka

Trden depozit

Nehomogenost porazdelitve toka

Prednost optimiziranega notranjega upravljanja pretoka je bistveno večja v sistemih PTFE z nizkim{0}}pretokom.

Povzetek
Pri aplikacijah z nizkim stranskim pretokom v lupini postane ustrezna izbira loput eden najpomembnejših vidikov pri določanju delovanja PTFE izmenjevalnika. Običajne segmentne lopute predstavljajo težak kompromis: tesno razporejene lopute zagotavljajo dober prenos toplote, a veliko izgubo tlaka, medtem ko široko razporejene lopute zmanjšujejo upor, vendar omogočajo šibke, slabo mešane vzorce pretoka.

Vijačne zasnove pregrad so bolj uravnotežena možnost, saj vodijo tekočino na -strani lupine po nežni spiralni poti, ki ohranja hitrost, vendar zmanjšuje hidravlične izgube in območja stagnacije. V številnih aplikacijah z nizkim-pretokom nudi razporeditev vijačnic z dolgim{3}}naklonom izboljšano splošno zmogljivost v primerjavi s tradicionalnimi segmentnimi oblikami.

Prilagodljivost podpornih razmikov in notranja geometrija PTFE cevnih snopov omogoča prilagoditev teh izmenjevalcev za težke storitve z nizkim pretokom, kjer tradicionalne zasnove ne uspejo.

Pri načrtovanju toplotnega sistema najučinkovitejša možnost ni vedno tista, ki najmočneje potiska tekočino. Včasih je najboljši učinek nežno in nenehno potiskati tok v smeri, v katero želi iti.