Kako odabrati ispravan broj pregrada za PTFE izmjenjivač s niskim -bočnim protokom?

Vruća struja korozivnog proizvoda dostupna je za hlađenje samo sa skromnim mlazom vode za hlađenje. U tipičnom izmjenjivaču omotača i cijevi, ovaj niski bočni tok ljuske bi lijeno lebdio preko široko razmaknutih pregrada, uzrokujući stagnirajuće zone i loš prijenos topline. Zbog toga se dizajn pregrade mora precizno podesiti kako bi se dobila svaka dostupna jedinica termičkog rada iz ovog ograničenog protoka.

Inženjerski problem u dizajnu PTFE izmenjivača niskog protoka u broju pregrada je posebno precizna ravnoteža između pada pritiska i prenosa toplote. Previše pregrada može ugušiti protok i preopteretiti malu cirkulacionu pumpu. Premalo bi moglo učiniti izmjenjivač hidraulički tihim, ali termički neučinkovitim.

Zašto su pregrade važne u PTFE izmjenjivačima topline
Pregrade služe brojnim važnim zadacima unutar kućišta i cijevi izmjenjivača:

Usmjeravanje toka preko snopa cijevi na strani školjke

Poboljšana turbulencija i prijenos topline

Fleksibilni nosač PTFE cijevi

Smanjenje regiona mrtvog toka

Izbjegavanje vibracija cijevi

Kod PTFE izmjenjivača dizajn pregrada je mnogo važniji, budući da su PTFE cijevi mehanički fleksibilne za razliku od metalnih cijevi. Odgovarajući razmak potpore pomaže u održavanju geometrije snopa i kontroli ponašanja protoka tekućine.

U uslovima niskog protoka, efikasnost izmenjivača je prilično osetljiva na razmak i raspored pregrada.

Tradicionalni segmentni kompromis pregrade
Većina tradicionalnih izmjenjivača školjki i cijevi koristi segmentne pregrade. Ove isečene ploče, delimično, čine da fluid sa strane ljuske često prelazi preko snopa cevi na cik-cak način.

Ovaj dizajn rezultira velikom poprečnom{0}}brzinom protoka i povećava turbulenciju.

Pregrade su usko raspoređene
Kada je postavljeno više pregrada sa malim razmakom:

Povećanje bočne brzine školjke

Povećava se koeficijent prijenosa topline

Poboljšanja termičkih performansi

Može poboljšati otpornost na zagađivanje

Tečnost se ubrzava i više puta okreće kroz snop, što uzrokuje snažnije miješanje oko cijevi.

Ali ovo ima svoju cijenu.

Pad pritiska brzo raste
Za stranu školjke, upotreba blisko raspoređenih pregrada rezultira povećanim hidrauličkim otporom pri niskim ukupnim brzinama protoka.

Rezultat može sadržavati:

Visok pad pritiska.

Manja ukupna cirkulacija

Preopterećenje pumpe

Flow gladovanje

Nestabilne operacije

U teškim okolnostima, isporučena glava pumpe možda neće biti dovoljna da održi značajnu cirkulaciju{0}}bočne strane.

Problem sa nedovoljno pregrada
Sa manje pregrada manji je otpor i tečnost lakše teče kroz školjku.

Ova metoda smanjuje:

Gubitak pritiska

Zahtjevi za pumpanje

Ograničenje protoka

Nažalost, termičke performanse obično opadaju u isto vrijeme.

Laminarni tok s malom brzinom
Ako su pregrade široko rasprostranjene, brzina na strani školjke može biti vrlo mala. U tom slučaju tok može težiti da bude pretežno laminaran, a ne turbulentan u poprečnom-toku.

Sada se dešava sledeće:

Niski koeficijenti prolaza toplote

Termička stratifikacija

Mrtve oblasti

Taloženje čvrstih materija

Nakupljanje-prlja

Umjesto toga, tekućina može polako vijugati kroz otvorene regije uz malo miješanja, umjesto da se efikasno širi kroz snop.

Ove stacionarne zone mogu biti posebno problematične u uslugama prevoza korozivnih tvari ili krutih tvari-.

Zašto sa PTFE izmjenjivačima malog protoka- treba postupati drugačije
Budući da je PTFE cijev fleksibilna, raspored pregrada može biti prilagođeniji nego kod čvrstih metalnih snopova cijevi.

PTFE snopovi se mogu sastaviti na:

CustomSpacer geometrije

Podesivi razmak između pregrada

Ne-nestandardni aranžmani podrške

Flow Paths Spiral

Ova svestranost čini različite koncepte pregrada vrlo zanimljivim u aplikacijama sa malim protokom.

Spiralne pregrade – savremeno rješenje
Zavojni dizajn pregrade je nova alternativa tipičnim segmentnim pregradama.

Umjesto da forsiraju tekućinu putem oštrih cik-cak unakrsnih-obrazaca, spiralne pregrade vode tok-bočne strane školjke duž kontinuirane spiralne putanje kroz izmjenjivač.

Spiralne pregrade uzimaju slab, vijugavi tok i pretvaraju ga u prijatnu, koncentrisanu spiralu.

Kako spiralni tok poboljšava performanse
Ovo spiralno kretanje ima brojne velike prednosti:

Konzistentnija brzina na strani školjke

Manje statične oblasti

Lakši hidraulički protok

Manji gubitak pritiska

Bolja distribucija toplote

Fluid kontinuirano teče duž snopa na način -toka-poput čepa, bez ubrzanja i usporavanja.

Ovo rezultira efikasnijim korištenjem ograničene energije protoka.

Ugao heliksa i zašto je to važno
Performanse spiralnog izmjenjivača pregrade su prilično osjetljive na ugao spirale.

Tipični uglovi spirale su sljedeći:

15 stepeni

25 deg

35 stepeni

Čak 45 stepeni

Smanjeni uglovi spirale
Duga-heliks sa nižim uglom proizvodi:

Lakše vođenje protoka

Smanjeni pad pritiska

Duži putevi protoka

Umjereni prelaz brzine protoka

Ovaj raspored je općenito poželjan za PTFE izmjenjivače niskog protoka.

Veći uglovi spirale
Veći spiralni uglovi (strmiji):

Intenzitet poprečnog toka

Lokalna turbulencija.

Koeficijent prijenosa topline

Ali smanjenje pritiska se takođe proporcionalno povećava.

Stoga je optimalni ugao kompromis između termičkog radnog opterećenja i raspoloživog kapaciteta pumpanja.

Poređenje dizajna segmentnih i spiralnih pregrada
Varijacije u funkcionisanju su vidljivije kada se dva pristupa direktno uporede.

Značajka Segmentne pregrade Pregrade, spiralne
Uzorak toka Križni-tok cik-cakSpiralan, kontinuiran
Pad pritiska Veći Manji
Moguće smanjene mrtve zone
Niske performanse protoka Bolje Često Slabo
Sklonost zagađivanju Umjerena do visoka Niska
Distribucija brzine Nejednaka Više jednaka
Zavojni raspored je bolji kompromis između hidrauličkih i termičkih performansi u smislu stabilnosti za mnoge usluge niskog protoka.

Razmatranje dizajna – Praktično
puno pregrada konfiguracija PTFE izmjenjivača niskog protoka postoji mnogo razmatranja pri određivanju.

Glava pumpe za prodaju
Najveći prihvatljivi otpor pregrade ograničen je mogućnošću pritiska na bočnoj strani cirkulacijskog sistema.

Potencijal zagađenja
Dizajni koji minimiziraju stacionarne zone su poželjni za čvrste-tečnosti koje nose ili kristaliziraju.

Specifikacije termičkog rada
Veće potrebne brzine prijenosa topline mogu zahtijevati čvršće vođenje protoka.

PTFE držač cijevi
Međutim, PTFE cijevi su fleksibilne i razmak između nosača i dalje mora biti dovoljno dobar da spriječi pretjerano skretanje ili vibracije.

Pristup za održavanje
Manje komplikovane, otvorenije konfiguracije pregrade mogle bi pružiti bolji pristup čišćenju u aplikacijama koje su{0}}sklone zagađivanju.

Kada standardni dizajni ne rade
Standardni rasporedi omotača i cijevi općenito su dizajnirani za umjerene do velike brzine protoka{0}}bočne strane. Te slične geometrije mogu loše funkcionirati pod uvjetima slabe cirkulacije.

Tipični simptomi neuspjeha su:

Nedovoljan kapacitet hlađenja

Visoke izlazne temperature

Smanjenje nadpritiska

Solid Deposit

Nehomogenost distribucije protoka

Prednost optimizovanog upravljanja unutrašnjim protokom je znatno veća u PTFE sistemima sa niskim -protokom.

Rezime
Za aplikacije sa niskim bočnim protokom, pravilan odabir pregrada postaje jedan od najvažnijih aspekata u određivanju performansi PTFE izmjenjivača. Konvencionalne segmentne pregrade predstavljaju težak kompromis: usko raspoređene pregrade daju dobar prenos toplote, ali veliki gubitak pritiska, dok široko raspoređene pregrade minimiziraju otpor, ali dozvoljavaju slabe, loše pomešane obrasce protoka.

Konstrukcije spiralnih pregrada su uravnoteženija opcija, vodeći tekućinu-bočne strane školjke duž nježne spiralne staze koja održava brzinu, ali smanjuje hidraulične gubitke i zone stagnacije. U mnogim aplikacijama niskog-protoka, spiralni raspored dugog nagiba{3}} nudi poboljšane ukupne performanse u poređenju sa tradicionalnim segmentnim dizajnom.

Fleksibilnost razmaka nosača i unutrašnje geometrije PTFE cevnih snopova omogućavaju da se ovi izmenjivači prilagode za teške usluge niskog protoka gde tradicionalni dizajn ne uspe.

U dizajnu termičkog sistema, najefikasnija opcija nije uvijek ona koja najjače potiskuje tekućinu. Ponekad je najbolja izvedba tiho i stalno gurati tok u smjeru u kojem želi ići.