Dreifingarvandamálið
PTFE varmaskiptir með 60 slöngum tengdum einum gufuhaus ætti fræðilega að fá jafnt gufuflæði í hvert rör. Í reynd fá rörin næst hausinntakinu meiri gufu en þau sem eru lengst. Ójafnvægið skapar heit og köld svæði í túpubnítinu. Köld rör þétta gufu ófullkomlega og geta flætt yfir þéttivatni. Heitar rör starfa við of hátt vegghitastig.
Einsleitni gufudreifingar fer eftir þrýstisniði innan haussins. Þegar gufa streymir meðfram hausnum valda núningi og skriðþungabreytingum að stöðuþrýstingurinn breytist. Rör á mismunandi stöðum sjá mismunandi akstursþrýsting. Stærð þessa þrýstingsbreytingar ákvarðar flæðisójafnvægið.
Túpufjöldi á hvern haus er aðal hönnunarbreyta sem stjórnar einsleitni dreifingar. Færri slöngur á hvern haus draga úr lengd haussins og þrýstingsbreytingu meðfram honum. Fleiri rör á haus auka heildarflæðið, auka þrýstingsbreytileikann og möguleika á vandreifingu. Ákjósanlegur rörafjöldi jafnar dreifingargæði á móti kostnaði og margbreytileika margra hausa.
The Header Pressure Profile
Gufa sem kemur inn í haus upplifir tvö samkeppnisþrýstingsáhrif. Núningur milli gufunnar og hausveggsins veldur því að þrýstingur minnkar meðfram flæðisstefnunni. Þetta hefur tilhneigingu til að draga úr flæði til niðurstreymis rör. Á sama tíma, þegar gufa greinist í rör, minnkar hraðinn í hausnum. Hreyfiorka hægfara flæðisins breytist í stöðuþrýsting, fyrirbæri sem kallast þrýstingsendurheimtur. Þetta hefur tilhneigingu til að auka flæði til niðurstreymis rör.
Fyrir gufuhausa með lágum inntakshraða og mörgum greinarrörum er núningurinn ríkjandi og niðurstreymisrörin svelta. Fyrir hausa með miklum inntakshraða og fáum greinum getur þrýstingsendurheimtur ofjafnað og niðurstreymisrör fá umframflæði.
Ákjósanlegasta hönnunin jafnar þessi áhrif til að ná næstum-jöfnum þrýstingi við öll slönguinntök. Þetta er gert með því að velja þvermál haus og rörafjölda þannig að þrýstingsbreytingin yfir alla greinarpunkta sé minni en 5% af heildarþrýstingsmuninum.
Tafla 1: Ráðlagður fjöldi röra á hvern haus eftir gufuþrýstingi og þvermál rörs
| Gufuþrýstingur (barg) | Rúpu OD (mm) | Mælt er með rörum fyrir hvern haus | Hámarksrör á haus | Þvermál haus (mm) | Væntanlegt flæðisbreyting |
|---|---|---|---|---|---|
| 2.0 | 8 | 20-25 | 30 | 40 | <5% |
| 3.0 | 8 | 25-30 | 35 | 50 | <5% |
| 4.0 | 10 | 15-20 | 25 | 50 | <5% |
| 3.0 | 10 | 20-25 | 30 | 50 | <5% |
| 4.0 | 12 | 12-18 | 22 | 65 | <5% |
| 6.0 | 12 | 10-15 | 18 | 65 | <5% |
Gildi eru byggð á samræmdri rörlengd upp á 1,5 metra, lárétta hausstefnu og markflæðisbreytingu undir 5%. Lengri rör auka viðnám einstakra röra, bæta dreifingu og leyfa aðeins hærri rörfjölda.
Þéttivatnsjöfnunarkrafan
Dreifing gufu er aðeins helmingur vandamálsins. Þéttivatnsfjarlæging verður að vera jafn einsleit. Ef þéttihausinn við úttak slöngunnar hefur annað þrýstingssnið en gufuhausinn, mun nettó akstursþrýstingur yfir hverja slöngu vera breytilegur jafnvel þó að þrýstingur gufugjafans sé jafn.
Þéttivatnshausinn starfar venjulega með tveggja-fasa flæði-þéttivatni og leifturgufu. Þrýstidreifing þess er flóknari en einfasa gufuhausinn.- Jöfnun á þéttivatnsleiðinni er náð með því að halla þéttihausnum niður í átt að gufugildrunni, tryggja að engin rörúttak sé á kafi í uppsöfnuðu þéttivatni og takmarka fjölda röra á hvern þéttihaus við það sama eða færri en gufuhliðin.
Hagnýtar hausstillingar
Fyrir 60 kW PTFE varmaskipti sem þarfnast 60 slöngur með 10 mm OD notar ráðlögð uppsetning þrjár gufuhausar sem hver gefur 20 slöngur. Þetta fyrirkomulag takmarkar flæðisbreytingu við innan við 3-5% í öllum slöngum. Hver haus tengist sérstökum þéttihaus með jöfnum slöngufjölda.
Hönnun stakra-hausa fyrir 60 slöngur er tæknilega framkvæmanleg með of stórum hausþvermáli, en það er 15-25% flæðisbreytileiki, þannig að hætta er á að þéttivatn flæði yfir í slöngustu rörunum. Kostnaðarsparnaðurinn af því að fækka hausafjölda vegur upp af frammistöðuviðurkenningunni vegna rangrar dreifingar.
Fyrir mjög stóra skiptara sem fara yfir 200 rör dreifir margvísukerfi gufu til margra undirhausa. Greinið sér um magn gufuflæðisins og hver undirhaus -fæðir viðráðanlegum fjölda röra. Þessi stigveldisaðferð viðheldur gæðum dreifingar á hvaða mælikvarða sem er.
Samantekt
Slöngufjöldi á hvern haus stjórnar beint einsleitni gufudreifingar í fjöl-PTFE varmaskiptum. Mælt er með 10-30 slöngum á haus, eftir gufuþrýstingi og þvermál slöngunnar, takmarkar flæðisbreytingu við undir 5% og kemur í veg fyrir að þéttivatn flæði yfir í sveltandi slöngum. Margir smærri hausar eru betri en einum of stórum haus í dreifingargæðum og hitauppstreymi.
Rétt hausstærð, ásamt vandlegri hönnun þéttihausa, tryggir að hvert rör í PTFE búntinu leggi að fullu þátt í heildarvarmaflutningsskyldunni. Hóflegur aukakostnaður við marga hausa er endurheimtur með því að eyða köldum blettum og flæddum slöngum.
Verkfræðiráðleggingar fyrir PTFE-hitaskiptahaushönnun eru fáanlegar þegar krafist er hitauppstreymis, gufuþrýstings, rörforskrifta og eðlisfræðilegra takmarkana á staðsetningu haussins.
