Hvernig á að stærð PTFE skiptis fyrir tveggja-suðubúnað á rörhliðinni?

Að hanna varmaskipti til að sjóða ætandi vökva inni í rörunum er ein af mest krefjandi verkefnum í varmaverkfræði. Vinnsluvökvinn fer inn í skiptiskiptinn sem undirkældur eða mettaður vökvi og breytist smám saman í órólega blöndu vökvadropa og gufu. Meðfram rörlengdinni breytast þrýstingsfall, gufugæði, þéttleiki og hitaflutningshegðun stöðugt. Í PTFE skipti verður ástandið enn flóknara vegna þess að flúorfjölliða rörveggurinn kynnir viðbótar hitaþol og vélrænan sveigjanleika inn í kerfið.

Áskorunin umPTFE skiptistærð tveggja fasa sjóðandi rör hliðarkrefst því vandlega jafnvægis á hitaflutningsgetu, vökvastöðugleika og vörn gegn þurrkunarskilyrðum.

Af hverju sjóðandi vökvinn er venjulega settur á rörhliðina

Í flestum notkun suðuskipta er tveggja-vökvinn fluttur í gegnum rörhliðina frekar en skelhliðina.

Betri stjórnun flæðimynsturs

Rúmfræði rörsins gerir fyrirsjáanlegri stjórnun á:

Gufumyndun

Flæðiskerfisbreytingar

Þrýstifallshegðun

Dreifing á fljótandi kvikmynd

Inni í einstökum rörum er hægt að stjórna suðumynstri á skilvirkari hátt en í stóru opnu rúmmáli skelhliðar.

Þetta er sérstaklega mikilvægt í PTFE skiptarum, þar sem sveigjanleg flúorfjölliða rör eru næmari fyrir óstöðugri vökvahegðun en stíf málmslöngur.

Skilningur á tveggja-flæði í PTFE slöngum

Suðu inni í varmaskiptaröri er ekki einsleitt ferli. Mörg flæðiskerfi geta birst samtímis eftir lengd rörsins þegar gufuinnihald eykst.

Dæmigert framvindu flæðiskerfisins

Þegar hita er bætt við vökvann:

Eins-vökvaflæði fer inn í rörið

Kjarnasuðu hefst við vegginn

Gufubólur vaxa og renna saman

Snigla- eða straumflæði myndast

Hringlaga rennsli myndast með gufu í miðjunni

Möguleg þurrkun á sér stað ef vökvafilmur hverfur

Hver stjórn hefur mismunandi hitauppstreymi og vökvaeiginleika.

Sjóðandi vökvinn þeytir vegginn og dregur í burtu hita á ótrúlegum hraða við stöðugar kjarna- og hringlaga suðuskilyrði. Hins vegar getur þessi jákvæða varmaflutningshegðun hrunið hratt ef þurrkun á sér stað.

Mikilvægi lóðrétt flæðis upp á við

Fyrir flest tveggja-fasa PTFE skiptaforrit er lóðrétt stefna með uppflæði mjög æskileg.

Hvers vegna lóðrétt rúmfræði bætir stöðugleika

Uppstreymi hjálpar til við að viðhalda stöðugu hringlaga flæði þar sem:

Gufa berst fyrst og fremst í gegnum rörmiðjuna

Vökvaleifar dreifast meðfram rörveggnum

Þyngdarafl aðstoðar við stöðugleika í fasaaðskilnaði

Þurrkblettir eru í lágmarki

Þessi fljótandi filma er mikilvæg vegna þess að hún bleytir stöðugt yfirborð rörsins og fjarlægir hita á áhrifaríkan hátt.

Vandamál með lárétt flæði

Láréttar stillingar geta framleitt:

Ójöfn dreifing vökva

Þurr svæði með hléum

Óstöðugleiki Slugflæðis

Staðbundin ofhitnun

Aukinn titringur

Þar sem PTFE hefur tiltölulega lága hitaleiðni samanborið við málma, verður það enn mikilvægara að viðhalda samræmdri bleyta á veggnum til að forðast of háan staðbundinn vegghita.

Varmaflutningur í tveggja-PTFE skiptum

Suðuhitaflutningur inni í PTFE rörum felur í sér bæði convective og kjarna suðukerfi.

Kjarnasuðusvæði

Við hóflega gufumyndun myndast gufubólur beint á yfirborði slöngunnar. Þetta fyrirkomulag framleiðir mjög háa hitaflutningsstuðla vegna þess að bólumyndun truflar varma jaðarlagið á virkan hátt.

Hringlaga flæðissvæði

Lengra niðurstreymis myndast oft hringlaga rennsli. Hraðvirkur-gufukjarni tekur að sér miðju rörsins á meðan þunn vökvafilma er áfram fest við vegginn.

Þetta fyrirkomulag getur veitt framúrskarandi hitaflutningsframmistöðu svo lengi sem vökvafilman er samfelld.

Notkun fylgni fyrir tveggja-hitaflutning

Vegna þess að suðuhegðun er mjög flókin, er almennt notað reynslufylgni til að áætla virkan tveggja-varmaflutningsstuðul.

Chen fylgni og svipuð líkön

Chen fylgnin er ein mest notaða aðferðin til að meta sjóðandi hitaflutning inni í rörum.

Það sameinar framlög frá:

Þvinguð convection

Aukning á kjarnasuðu

Aðrar háþróaðar gerðir gætu einnig verið notaðar eftir:

Vökvaeiginleikar

Þrýstiskilyrði

Gufu gæða svið

Rúmfræði röra

Þessir útreikningar eru nauðsynlegir á meðanPTFE skiptistærð tveggja fasa sjóðandi rör hliðarvegna þess að suðuafköst breytast verulega eftir lengd skiptis.

Mikilvægi þrýstingsfalls

Þrýstifall verður verulega flóknara í tveggja-fasa flæði en í einfasa vökvakerfum.

Hvers vegna þrýstingsfall eykst

Eins og gufa myndast:

Þéttleiki blöndunnar minnkar

Hraði eykst verulega

Núningshegðun breytist

Hröðunartap verða veruleg

Þrýstisniðið verður að reikna vandlega út vegna þess að þrýstingur hefur bein áhrif á vökvamettunarhitastig og suðueiginleika.

Of mikil hætta á þrýstingsfalli

Ef þrýstingsfall verður of mikið:

Óstöðugleiki flæðis getur myndast

Gufugæði geta hækkað of hratt

Hætta á þurrkun eykst

Blóðrásin getur orðið óstöðug

PTFE skiptarar þurfa oft íhaldssama vökvahönnun til að viðhalda stöðugum rekstri.

Mikilvægar hitaflæðis- og þurrkunarvarnir

Ein mikilvægasta hönnunarþvingunin er mikilvæg hitaflæðismörk.

Hvað er mikilvægt hitaflæði?

Mikilvægt hitaflæði á sér stað þegar vökvafilman á rörveggnum hverfur staðbundið og skilur eftir þurrt yfirborð sem verður beint fyrir gufu.

Á þessum tímapunkti:

Hitaflutningur hrynur

Vegghiti hækkar mikið

Hættan á hitaskemmdum eykst verulega

Í PTFE skiptum er þetta ástand sérstaklega hættulegt vegna þess að flúorfjölliður hafa lægri hitastigsmörk en málmefni.

Þurrkun fer eftir mörgum breytum

Mikilvægt varmaflæði ræðst ekki af hitarafli eingöngu.

Þurrkunarmörkin eru mjög háð:

Að viðhalda nægilegri öryggismörkum undir mikilvægu hitaflæðinu er kjarnakrafa í hönnun suðuskipta.

Hitaþol PTFE slönguveggja

PTFE kynnir viðbótaráskorun vegna þess að hitaleiðni þess er mun lægri en málma.

Hvers vegna veggviðnám skiptir máli

Flúorfjölliðaveggurinn virkar sem einangrandi lag á milli:

Upphitunarmiðillinn

Suðuferlisvökvinn

Þar af leiðandi:

Stærra hitaflutningssvæði gæti þurft

Vegghitastigar verða mikilvægari

Varmaflæðisdreifingu verður að stjórna vandlega

Heildarvarmaflutningsútreikningar verða því að innihalda:

Innri suðuviðnám

PTFE veggleiðniþol

Ytri vökva-hliðarviðnám

Greiðsluuppbót

Að hunsa veggviðnám getur leitt til verulegrar hönnunarvillu.

Flugprófanir og uppgerð eru algengar venjur

Vegna þess hve suðuhegðun er flókin inni í flúorfjölliðuskiptum eru tilraunaprófanir oft gerðar áður en þær eru settar í fullan-skala.

Hvers vegna reynslugilding er mikilvæg

Jafnvel háþróuð varmalíkön innihalda óvissu þegar þau eru notuð á:

Nýir vökvar

Ætandi efni

Blönduð-suðukerfi

Sveigjanleg rúmfræði flúorfjölliða

Fullgiltur vinnsluhermunarhugbúnaður er einnig almennt notaður til að spá fyrir um:

Gufu gæða snið

Þrýstifallsdreifing

Mikilvægar hitaflæðismörk

Flæðiskerfisbreytingar

Fyrir há-áhættuforrit er hægt að nota bæði tilraunapróf og uppgerð saman.

Hönnunaraðferðir fyrir öruggan rekstur

Nokkrar verkfræðiaðferðir hjálpa til við að bæta rekstraráreiðanleika.

Íhaldssöm hitaflæðishönnun

Að starfa vel undir áætluðu mikilvægu hitaflæði veitir öryggismörk gegn óvæntum flæðistruflunum.

Samræmd flæðidreifing

Rétt inntaksdreifing kemur í veg fyrir staðbundna þurrkun í einstökum slöngum.

Stýrt massaflæði

Fullnægjandi flæðishraði hjálpar til við að viðhalda stöðugleika vökvafilmu meðfram veggnum.

Lóðrétt rör fyrirkomulag

Lóðrétt flæði upp á við er áfram ein áhrifaríkasta aðferðin til að viðhalda stöðugri hringlaga suðuhegðun.

Niðurstaða

Að hanna PTFE varmaskipti fyrir tveggja-fasa suðuþjónustu er sérhæft verkfræðiverkefni sem krefst nákvæmrar skilnings á suðuhitaflutningi, flæðiskerfi, þrýstingsfallshegðun og forvarnir gegn þurrkun. Breytingin frá kjarnasuðu yfir í hringlaga flæði skapar afar háan staðbundinn hitaflutningshraða, en örugg aðgerð er háð því að viðhalda stöðugri vökvafilmu á rörveggnum og vera vel undir mikilvægum hitaflæðisþröskuldi.

Ferlið viðPTFE skiptistærð tveggja fasa sjóðandi rör hliðarkrefst vandlegrar mats á vökvaskilyrðum, massaflæði, gufugæðum, veggviðnám og stefnu skipta. Lóðrétt flæði upp á við er mjög ákjósanlegt vegna þess að það styður stöðugt hringlaga flæði og samfellda bleyta á veggnum, á meðan tilraunaprófanir og fullgiltur hermihugbúnaður eru oft nauðsynlegar til að staðfesta hönnunarforsendur.

Að sjóða ætandi vökva inni í flúorfjölliða röri er að lokum vandlega stjórnað varma- og vökvajafnvægi þar sem stöðugleiki, öryggisbil og nákvæm stjórnun ákvarðar langtíma-afköst skipta.