Ákvörðun um röðun
PTFE varmaskiptabúnt samanstendur af mörgum röðum af rörum. Fyrirkomulag þessara raða-hvort sem slöngurnar í einni röð eru beint fyrir aftan þær í fyrri röðinni (inline) eða á móti hálfu slöngubili (sköfrað)-hefur bæði áhrif á hitaflutning og þrýstingsfall.
Skiptaðar raðir auka ókyrrð. Vökvinn sem flæðir í gegnum búntinn hittir rör beint á vegi þess frekar en að fara í gegnum samræmd eyður. Þessi ókyrrð eykur hitaflutningsstuðulinn á skel-hliðinni. En það eykur líka þrýstingsfallið yfir búntinn. Dæluorka eykst.
Innbyggðar raðir leyfa vökva að fara í gegnum samræmdar rásir með minni truflun. Hitaflutningur er minni en þrýstingsfall líka. Ákjósanlegasta mynstrið fer eftir því hvort ferlið nýtur meiri ávinnings af auknum varmaflutningi eða minni dælukostnaði.
Fyrir PTFE varmaskiptara gerir lítil hitaleiðni rörveggsins ytri hitaflutningsauka sérstaklega verðmæta. Viðnám rörveggsins er þegar hátt; allar endurbætur á ytri stuðli bætir beinlínis heildar U-gildið.
Hitaflutningsmunurinn
Í krossflæði yfir slöngubúntum fer Nusselt talan-víddarlausi varmaflutningsstuðullinn- eftir Reynolds númeri, Prandtl númeri og röraskipan. Fyrir tiltekið Reynolds númer framleiðir þreprað fyrirkomulag 15-25% hærri Nusselt tölur en innbyggðar fyrirkomulag.
Vélbúnaðurinn er hringiðulosun. Í þrepaskiptu fyrirkomulagi varpar hver rör hvirfilbylgjur sem rekast á niðurstreymisrörin, trufla jaðarlagið og auka blöndun. Í innbyggðu fyrirkomulagi sitja niðurstreymisrör í kjölfar andstreymisröra. Vökvavökvinn er hægari og hefur þegar verið hituð, sem dregur úr virkum hitamun.
Hitaflutningskosturinn við þrepaskipt uppröðun er mest áberandi við miðlungs Reynolds tölur (500-5.000), sem er dæmigert svið fyrir flæði skeljahliðar í PTFE varmaskiptum sem þjóna málunar- og súrsunarböðum.
Tafla 1: Samanburður á afköstum innbyggðra á móti þrepuðum slöngumynstri (10 mm OD PTFE slöngur, 25 mm miðjubil)
| Parameter | Innbyggt (ferningur) mynstur | Stöðugt (þríhyrningslaga) mynstur | Mismunur |
|---|---|---|---|
| Hlutfallslegt Nusselt númer (Re=2.000) | 1.0 (grunnlína) | 1.18 | +18% |
| Hlutfallslegur varmaflutningsstuðull | 1.0 | 1.15-1.25 | +15-25% |
| Núningsstuðull (á hverri röraröð) | 1.0 (grunnlína) | 1.35 | +35% |
| Hlutfallslegt þrýstingsfall (sama flæði) | 1.0 | 1.30-1.40 | +30-40% |
| Slöngur á rúmmálseiningu | 1.0 (grunnlína) | 1.15 (þéttari pakkning) | +15% fleiri rör |
| Heildaraukning U-gildis (með PTFE vegg) | 1.0 | 1.12-1.18 | +12-18% |
| Aukning dæluafl | 1.0 | 1.30-1.40 | +30-40% |
| Mælt er með umsókn | Lítið flæðisviðnám mikilvægt | Hitaflutningur mikilvægur | Flest PTFE forrit eru hlynnt skjögur |
Hlutfallið -til-þvermáls
Milli-til-miðju milli röra miðað við þvermál þeirra-halla-til-þvermálshlutfalls-hefur áhrif á bæði mynstrin. Stærra bil eykur ókyrrð og hitaflutning en eykur einnig þrýstingsfall og dregur úr aðgengi til hreinsunar.
Fyrir PTFE slöngur í þrepaskiptri uppröðun gefur hlutfall-til-þvermáls 2,0-2,5 besta jafnvægið milli aukningar á hitaflutningi og hæfilegs þrýstingsfalls. Hlutföll undir 1,8 skapa svo þétta pökkun að flæði skeljahliðar er óhóflega takmarkað. Hlutföll yfir 3,0 missa ókyrrðarávinninginn af þrepaskiptu mynstrinu.
Fyrir innbyggða uppröðun er 2,0 hlutfall-til-þvermáls staðlað. Jöfnuðu flæðisrásirnar eru minna næmar fyrir bili en sköflungsmynstrið.
PTFE-sérstakt atriði
PTFE rör eru sveigjanleg. Í þrepaskiptu fyrirkomulagi verða rörin að viðhalda nákvæmu bili sínu til að ná fyrirsjáanlegri hitaflutningsaukningu. Ef slöngur síga eða breytast, rýrnar munstrið og varmaflutningur lækkar í átt að innbyggðu gildinu.
Stuðningsplötur með millibili sem fara ekki yfir mörk rörstuðningsbilsins eru nauðsynlegar til að viðhalda fyrirhuguðu fyrirkomulagi. Bora þarf götin á burðarplötunni í sköflunga mynstrið og viðhalda rörstöðu allan endingartímann.
Samantekt
Stöðug röröðarmynstur í PTFE varmaskiptabúntum hækka varmaflutningsstuðulinn um 15-25% samanborið við innbyggð mynstur, á kostnað 30-40% hærra þrýstingsfalls á skeljarhliðinni. Fyrir flestar PTFE forrit, þar sem viðnám rörveggsins er umtalsvert, réttlætir hitaflutningsaukningin þrýstingsfallsrefsingu.
Hlutfall-til-þvermáls á bilinu 2,0-2,5 í þrepaskiptu fyrirkomulagi hámarkar jafnvægið. Fullnægjandi bil á stoðplötum viðheldur skriðmynstri allan líftíma búnaðarins.
Verkfræðiráðleggingar um fínstillingu fyrir PTFE slöngubúnt fyrirkomulag eru fáanlegar þegar þú skilar inn -hliðarflæðishraða skeljar, leyfilegt þrýstingsfall, vökvaeiginleika og kröfur um hitaflutning.
