Како одабрати тачан број преграда за ПТФЕ измењивач са ниским -бочним протоком?

Врућа струја корозивног производа доступна је за хлађење само са скромним цурком воде за хлађење. У типичном измењивачу омотача и цеви, овај ниски бочни ток у љусци би лењо лебдео преко широко размакнутих преграда, узрокујући стагнирајуће зоне и лош пренос топлоте. Због тога дизајн преграде мора бити прецизно подешен да би се добила свака доступна јединица термичког оптерећења из овог ограниченог протока.

Инжењерски проблем у дизајну ПТФЕ измењивача са малим протоком броја преграда је посебно прецизна равнотежа између пада притиска и преноса топлоте. Превише преграда може угушити проток и преоптеретити малу циркулациону пумпу. Премало их може учинити хидраулички тихим али термички неефикасним измењивачем.

Зашто су преграде важне у ПТФЕ измењивачу топлоте
Преграде служе бројним важним задацима унутар измењивача шкољке и цеви:

Усмеравање тока преко снопа цеви на страни шкољке

Побољшана турбуленција и пренос топлоте

Флексибилни носач ПТФЕ цеви

Смањење региона мртвог тока

Избегавање вибрација цеви

Код ПТФЕ измењивача дизајн преграда је много важнији, пошто су ПТФЕ цеви механички флексибилне за разлику од металних цеви. Одговарајући размак ослонца помаже у одржавању геометрије снопа и контроли понашања протока течности.

У условима ниског протока, ефикасност измењивача је прилично осетљива на размак и распоред преграда.

Традиционални сегментни компромис преграде
Већина традиционалних измењивача са шкољкама и цевима користи сегментне преграде. Ове исечене плоче, делимично, чине да течност са стране љуске често прелази преко снопа цеви на цик-цак начин.

Овај дизајн резултира великом попречном{0}}брзином протока и повећава турбуленцију.

Преграде распоређене уско
Када је више преграда постављено на малом растојању:

Повећање бочне брзине шкољке

Повећава се коефицијент преноса топлоте

Побољшања термичких перформанси

Може побољшати отпорност на загађивање

Течност се убрзава и окреће више пута кроз сноп изазивајући снажније мешање око цеви.

Али ово има своју цену.

Пад притиска брзо расте
За страну шкољке, употреба блиско распоређених преграда доводи до повећаног хидрауличког отпора при ниским укупним брзинама протока.

Резултат може садржати:

Висок пад притиска.

Мања укупна циркулација

Преоптерећење пумпе

Флов гладовање

Нестабилне операције

У тешким околностима, испоручена глава пумпе можда неће бити довољна да уопште одржи значајну циркулацију{0}}бочне стране.

Проблем са недовољно преграда
Са мање преграда, мањи је отпор и течност лакше тече кроз шкољку.

Овај метод смањује:

Губитак притиска

Захтеви за пумпање

Ограничење протока

Нажалост, термичке перформансе обично опадају у исто време.

Ламинарни ток са малом брзином
Ако су преграде широко распрострањене, брзина на страни шкољке може бити веома мала. У том случају ток може тежити да буде претежно ламинаран, а не турбулентан у попречном-току.

Сада се дешава:

Ниски коефицијенти преноса топлоте

Термичка стратификација

Мртве области

Таложење чврстих материја

Накупљање-прљања

Уместо тога, течност може полако да вијуга кроз отворене области са мало мешања, уместо да се ефикасно провлачи кроз сноп.

Ове стационарне зоне могу бити посебно проблематичне у услугама за превоз корозивних или чврстих материја{0}}.

Зашто са -ПТФЕ измењивачима треба другачије поступати
Пошто је ПТФЕ цев флексибилна, распоред преграда може бити прилагођенији него код чврстих металних снопова цеви.

ПТФЕ снопови се могу саставити на:

ЦустомСпацер геометриес

Подесиви размак између преграда

Не-нестандардни аранжмани подршке

Флов Патхс Спирал

Ова свестраност чини различите концепте преграда веома интересантним у апликацијама са малим протоком.

Спиралне преграде – савремено решење
Дизајн спиралне преграде је нова алтернатива типичним сегментним преградама.

Уместо да форсирају течност кроз оштре цик-цак попречне -образце тока, спиралне преграде воде љуску-бочни ток дуж непрекидног спиралног пута кроз измењивач.

Спиралне преграде узимају слаб, вијугави ток и претварају га у пријатну, концентрисану спиралу.

Како спирални ток побољшава перформансе
Ово спирално кретање има бројне главне предности:

Конзистентнија брзина на страни шкољке

Мање статичне области

Лакши хидраулички проток

Мањи губитак притиска

Боља дистрибуција топлоте

Течност континуирано тече дуж снопа на начин -тока- попут чепа, без убрзања и успоравања.

Ово резултира ефикаснијим коришћењем енергије ограниченог протока.

Угао спирале и зашто је то важно
Перформансе спиралне преграде су прилично осетљиве на угао спирале.

Типични углови спирале су следећи:

15 степени

25 дег

35 степени

Чак 45 степени

Смањени углови спирале
Дуга{0}}хеликс са нижим углом производи:

Лакше навођење протока

Смањен пад притиска

Дужи путеви протока

Умерени прелаз брзине протока

Овај распоред је генерално пожељан за ПТФЕ измењиваче са малим протоком.

Већи углови спирале
Већи спирални углови (стрмији):

Интензитет унакрсног струјања

Локална турбуленција.

Коефицијент преноса топлоте

Али смањење притиска се такође пропорционално повећава.

Стога је оптимални угао компромис између топлотног оптерећења и расположивог капацитета пумпања.

Поређење дизајна сегментних и спиралних преграда
Варијације у функционисању су видљивије када се два приступа директно упореде.

Карактеристике Сегменталне преграде Преграде, спиралне
Узорак тока Унакрсни-ток цик-цакСпиралан, континуиран
Пад притиска Већи Мањи
Могуће смањене мртве зоне
Ниске перформансе протока Боље Често Слабо
Склоност загађивању Умерено до високо Ниско
Дистрибуција брзине Неједнака Више једнака
Завојни распоред је бољи компромис између хидрауличких и термичких перформанси у смислу стабилности за многе услуге ниског протока.

Разматрање дизајна – практично
много преграда конфигурација ПТФЕ измењивача ниског протока постоји много разматрања при одређивању.

Глава пумпе за продају
Највећи прихватљиви отпор преграде је ограничен могућношћу притиска на бочној страни циркулацијског система.

Потенцијал зарастања
Дизајни који минимизирају стационарне зоне су пожељни за чврсте{0}}течности или течности које кристалишу.

Спецификације термичког рада
Веће потребне брзине преноса топлоте могу захтевати чвршће вођење протока.

ПТФЕ држач цеви
Међутим, ПТФЕ цеви су флексибилне и размак између носача и даље мора бити довољно добар да спречи прекомерно скретање или вибрације.

Приступ за одржавање
Мање компликоване, отвореније конфигурације преграде могле би да обезбеде бољи приступ чишћењу у апликацијама које су{0}}склоне загађивању.

Када стандардни дизајни не раде
Стандардни распореди омотача и цеви су генерално дизајнирани за умерене до високе стопе протока{0}}бочне стране. Те сличне геометрије могу лоше функционисати под условима слабе циркулације.

Типични симптоми неуспеха су:

Недовољан капацитет хлађења

Високе излазне температуре

Смањење надпритиска

Солид Депосит

Нехомогеност дистрибуције струјања

Предност оптимизованог унутрашњег управљања протоком је знатно већа у ПТФЕ системима са ниским-протоком.

Резиме
За апликације са малим бочним протоком, правилан избор преграда постаје један од најважнијих аспеката у одређивању перформанси ПТФЕ измењивача. Конвенционалне сегментне преграде представљају тежак компромис: уско распоређене преграде дају добар пренос топлоте, али озбиљан губитак притиска, док широко распоређене преграде минимизирају отпор, али дозвољавају слабе, лоше помешане обрасце протока.

Дизајн спиралних преграда је уравнотеженија опција, која води течност{0}}бочне љуске дуж нежне спиралне путање која одржава брзину, али смањује хидрауличне губитке и зоне стагнације. У многим апликацијама са ниским-протоком, спирални распоред великог нагиба{3}} нуди побољшане укупне перформансе у поређењу са традиционалним сегментним дизајном.

Флексибилност размака носача и унутрашње геометрије ПТФЕ цевних снопова омогућавају да се ови измењивачи прилагоде за тешке услуге ниског протока где традиционални дизајн не успе.

У дизајну термичког система, најефикаснија опција није увек она која најјаче гура течност. Понекад је најбоља изведба тихо и стално гурати ток у правцу у којем жели да иде.