Како узорак распореда цеви (троугласти наспрам квадрата) утиче на бочни проток-бочног тока и пренос топлоте у ПТФЕ измењивачу?
Остави поруку
Када течност са{0}}бочне стране прође преко снопа ПТФЕ цеви, образац цеви – који се назива шаблон „питцх“ – утиче на то да ли проток цик-цак турбулентно или са мањим отпором. Избор распореда је основна и дуготрајна-оперативна одлука. Инжењери који развијају или одређују ПТФЕ измењивач топлоте треба да цене-уступак између троугла и квадратног нагиба како би уравнотежили перформансе преноса топлоте и-одржавање на дуге стазе.
Геометрија распореда цеви
Обрасци распореда цеви су описани као положај центара цеви у односу на смер протока на страни шкољке. Најпопуларнији аранжмани су корак троугла (укључујући ротирани троугао) и квадратни корак (укључујући окренути квадрат). У свим околностима, нагиб цеви--централни размак између суседних цеви – обично је 1,25 до 1,5 пута већи од спољашњег пречника цеви. Размак је дизајниран да пружи одговарајућу механичку чврстоћу, да спречи контакт цеви и да омогући да течност тече кроз сноп са стране шкољке.
Питцх (Стаггеред) Троугласти
У троуглом кораку, свака цев у другом реду је размакнута за пола корака од првог реда. Ово доводи до распоређеног распореда тако да путеви тока нису у правој линији у целом пакету. Течност-на страни љуске је принуђена да се увлачи између цеви, непрестано мењајући смер.
Кључне карактеристике:
Више цеви по јединици попречног{0}} пресека шкољке (већа густина цеви)
Већа турбуленција у току
Повећан пад притиска на{0}}бочној страни шкољке
Много већи коефицијент преноса топлоте
Квадратни (инлине) висина тона
Цеви су у квадратном нагибу, поређане у редове и колоне, формирајући равне коридоре или траке у правцу -бочног тока шкољке. Течност може проћи кроз ове пролазе практично неометано.
Кључне карактеристике:
Мања густина цеви (мање цеви за исти пречник шкољке)
Турбуленција са смањеним протоком
пад притиска на доњој страни шкољке
Нижи коефицијент преноса топлоте (за сличан масени проток)
Траке за механичко чишћење са директним приступом
Ефекат љуске{0}}бочног тока и преноса топлоте
Померање троугластог корака уништава ламинарне граничне слојеве и индукује континуирано мешање у буђењу. Течност не путује у глатким токовима, већ удара, одваја се и поново причвршћује за цеви. Такво хаотично кретање повећава пренос топлоте конвекцијом на површини цеви. За дату брзину протока на страни омотача, коефицијент преноса топлоте троугластог-снопа корака може бити 20–30% већи од коефицијента једнаког квадратног-снопа.
Негативно је пад притиска. Турбуленција која повећава пренос топлоте такође користи енергију пумпања. Међутим, у многим применама ПТФЕ измењивача где су течности на{2}}страној страни обично вода, пара или чисти расхладни медији, благи пораст губитка притиска је прихватљив.
Линеарни распоред одржава чисте траке за проток у квадратном нагибу. Течност на страни омотача такође убрзава у уским празнинама између цеви, али је проток више ламинарни или прелазни са мање унакрсног-мешања. Као резултат тога, смањује се коефицијент преноса топлоте. За исту термичку функцију, снопу квадратног{4}}кола може бити потребан већи пречник шкољке или дужа дужина цеви.
Поређење густине цеви
На троугластом нагибу можете имати око 15% више цеви у истом пречнику шкољке као на квадратном кораку. Ово је последица ефикасности паковања. Код ПТФЕ измењивача, зидови цеви су често прилично дебели и имају ниску топлотну проводљивост (у поређењу са металним цевима), стога је максимизирање броја цеви често пожељно да би се компензовао инхерентни топлотни отпор ПТФЕ-а. Троугласти распоред повећава површину за пренос топлоте без повећања величине шкољке.
Приступ механичком чишћењу, велики дугорочни проблем
Велика дугорочна пажња је приступ чишћењу. Капацитет уклањања наслага запрљања са љуске измењивача ће одредити да ли се јединица може вратити на своје претходне перформансе након месеци или година употребе.
У троугластом нагибу, распоређена геометрија не дозвољава директне, неометане линије вида кроз читав пакет. Механички инструменти за чишћење, као што су копља, млазнице воде под високим притиском или жичане четке не могу се убацити између цеви. За сноп троугластог-кола, једини начин чишћења је хемијско чишћење (кружне киселине, растварачи или детерџенти). Хемијско чишћење је ефикасно у уклањању многих врста запрљања (камелац, органске наслаге, лагани муљ), али тврде упорне наслаге или оне које се неће растворити у сигурним хемикалијама могу бити мање успешно третиране.
Квадратни нагиб даје јасан приступ са равним ходницима између редова цеви. Механичка цијев за чишћење може се провући кроз страну шкољке, обично са одвојивог краја канала, да би се отпухале или очистиле наслаге са цеви. Квадратни корак је подразумевани избор када је познато да течност-бочне стране љуске јако загађује-на пример, нечиста расхладна вода, токови процеса полимеризације или течности које садрже суспендоване честице које се пеку на површинама.
Примена у{0}}измењивачима топлоте у ПТФЕ
За корозивну употребу на страни цеви (течност унутар цеви), најчешће се специфицирају ПТФЕ измењивачи топлоте. ПТФЕ цеви су отпорне на оштећења од јаких киселина, алкалија и органских растварача. У многим постројењима страна шкољке транспортује чисту помоћну течност као што је расхладна вода, пара или уље за пренос топлоте. Запрљаност је мала пошто су течности са стране -бочне шкољке генерално чисте. Као резултат тога, троугласти корак преовлађује у ПТФЕ измењивачима. Директно побољшава перформансе са већим коефицијентом преноса топлоте и повећаном густином цеви без казне за чишћење.
Међутим, постоји другачији проблем када корозивна или загађујућа течност мора бити на страни шкољке. Ово се дешава у неким процесним аранжманима -- на пример, где се страна омотача мора отворити ради инспекције, или где је страна цеви резервисана за чисту течност да би се смањио пад притиска. Ако се течност на страни шкољке квари, онда је квадратни корак јако пожељан. Губитак термичких перформанси је надокнађен могућношћу механичког чишћења спољашњости ПТФЕ цеви током годишњих прекида одржавања.
Компромис укратко
Триангулар Питцх ФеатуреПитцх Скуаре
Густина цеви Већа (~15% више цеви) Доле.
Турбуленција на страни шкољке Висока (поређани проток) Ниска до умерена (паралелне траке)
Коефицијент преноса топлоте Виши Доњи
Пад притиска на страни љускеВиши Доњи
Приступ механичком чишћењу. Нема (само хемијско чишћење) Добар (директне приступне траке)
Уобичајена употреба ПТФЕ измењивача топлоте Чиста течност (вода, пара, уље) на страни омотача Запрљавање Схелл-бочне течности
У ствари, избор између троугла и квадратног корака за ПТФЕ цев размењивача распореда троугластог квадрата ретко је ствар чисте надмоћи. То је компромис између перформанси и могућности одржавања. Троугласти облик обезбеђује компактнији и ефикаснији измењивач за рад са чистом шкољком-бочне стране. Квадратна шара компромитира мало термичке перформансе да би се добила могућност да се поврати перформансе коришћењем копља или четке за сервис за загађивање.
Утицај распореда на цену животног циклуса ПТФЕ измењивача
Поред непосредних топлотних и хидрауличких проблема, распоред цеви утиче на укупне трошкове власништва. Троугласти-измјењивач нагиба може имати јефтинију прву цијену (мања шкољка за исту површину) и нижу радну енергију (боља ефикасност преноса топлоте), али ако се кварови на страни кућишта и хемијско чишћење не поврате на перформансе, јединица ће можда морати да се замени пре времена. С друге стране, измењивач квадратног{3}}кола може имати већу шкољку и већу почетну цену, али се може више пута механички чистити, чиме се продужава радни век до бесконачности.
