Πώς να επιλέξετε τον σωστό αριθμό διαφραγμάτων για έναν εναλλάκτη PTFE με χαμηλό κέλυφος-Πλάγια ροή;
Αφήστε ένα μήνυμα
Ένα ζεστό ρεύμα διαβρωτικού προϊόντος είναι προσβάσιμο για ψύξη μόνο με μια μικρή στάλα ψυκτικού νερού. Σε έναν τυπικό εναλλάκτη κελύφους και σωλήνων, αυτή η χαμηλή πλευρική ροή του κελύφους θα επιπλέει νωχελικά στα διαφράγματα σε μεγάλη απόσταση, προκαλώντας στάσιμες ζώνες και κακή μεταφορά θερμότητας. Επομένως, ο σχεδιασμός του διαφράγματος πρέπει να ρυθμιστεί με ακρίβεια για να λαμβάνεται κάθε διαθέσιμη μονάδα θερμικής ισχύος από αυτήν την περιορισμένη ροή.
Το μηχανολογικό πρόβλημα στον αριθμό των διαφραγμάτων σχεδιασμός του εναλλάκτη PTFE χαμηλής ροής είναι ιδιαίτερα μια ακριβής ισορροπία μεταξύ της πτώσης πίεσης και της μετάδοσης θερμότητας. Πάρα πολλά διαφράγματα μπορεί να πνίξουν τη ροή και να υπερφορτώσουν μια μικρή αντλία κυκλοφορίας. Πολύ λίγα μπορεί να κάνουν τον εναλλάκτη υδραυλικά αθόρυβο αλλά θερμικά αναποτελεσματικό.
Γιατί τα διαφράγματα είναι σημαντικά σε εναλλάκτες θερμότητας PTFE
Τα διαφράγματα εξυπηρετούν πολλές σημαντικές εργασίες μέσα σε έναν εναλλάκτη κελύφους και σωλήνων:
Η ροή κατευθύνεται πάνω από τη δέσμη σωλήνα στην πλευρά του κελύφους
Ενισχυμένη αναταραχή και μεταφορά θερμότητας
Υποστήριξη εύκαμπτων σωλήνων PTFE
Μείωση Περιοχών Νεκρών Ροών
Αποφυγή κραδασμών σωλήνα
Στους εναλλάκτες PTFE ο σχεδιασμός των διαφραγμάτων είναι πολύ πιο σημαντικός, καθώς οι σωλήνες PTFE είναι μηχανικά εύκαμπτοι σε αντίθεση με τους μεταλλικούς σωλήνες. Η σωστή απόσταση στήριξης βοηθά στη διατήρηση της γεωμετρίας της δέσμης και στον έλεγχο της συμπεριφοράς ροής του ρευστού.
Υπό συνθήκες χαμηλής ροής, η απόδοση του εναλλάκτη είναι αρκετά ευαίσθητη στην απόσταση και τη διάταξη του διαφράγματος.
Παραδοσιακός τμηματικός συμβιβασμός διάφραγμα
Οι περισσότεροι παραδοσιακοί εναλλάκτες κελύφους και σωλήνων χρησιμοποιούν τμηματικά διαφράγματα. Αυτές οι κομμένες πλάκες, εν μέρει, κάνουν το ρευστό από την πλευρά του κελύφους να διασχίζει τη δέσμη του σωλήνα με τρόπο ζιγκ-ζαγκ, συχνά.
Αυτός ο σχεδιασμός έχει ως αποτέλεσμα υψηλή-ταχύτητα διασταυρούμενης ροής και ενισχύει τους στροβιλισμούς.
Διαφράγματα σε κοντινή απόσταση
Όταν ρυθμίζονται πολλά διαφράγματα με μικρή απόσταση:
Αύξηση της ταχύτητας στην πλευρά του κελύφους
Ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας αυξάνεται
Βελτιώσεις θερμικής απόδοσης
Θα μπορούσε να βελτιώσει την αντίσταση ρύπανσης
Το υγρό επιταχύνεται και περιστρέφεται επανειλημμένα μέσα από τη δέσμη προκαλώντας πιο έντονη ανάμειξη γύρω από τους σωλήνες.
Αλλά αυτό έχει ένα τίμημα.
Η πτώση πίεσης αυξάνεται γρήγορα
Για την πλευρά του κελύφους, η χρήση διαφραγμάτων σε κοντινή απόσταση οδηγεί σε αυξημένη υδραυλική αντίσταση σε χαμηλές συνολικές παροχές.
Το αποτέλεσμα μπορεί να περιέχει:
Υψηλή πτώση πίεσης.
Λιγότερη συνολική κυκλοφορία
Υπερφόρτωση αντλίας
Ροή πείνα
Αστάθειες λειτουργίες
Σε σοβαρές περιπτώσεις, η παρεχόμενη κεφαλή της αντλίας μπορεί να μην επαρκεί για να διατηρήσει καθόλου ουσιαστική πλευρική κυκλοφορία του κελύφους-.
Το πρόβλημα με την έλλειψη αρκετών διαφραγμάτων
Με λιγότερα διαφράγματα υπάρχει λιγότερη αντίσταση και το υγρό ρέει πιο εύκολα μέσα από το κέλυφος.
Αυτή η μέθοδος μειώνει τα:
Απώλεια πίεσης
Απαιτήσεις για άντληση
Περιορισμός ροής
Δυστυχώς, η θερμική απόδοση συνήθως υποβαθμίζεται ταυτόχρονα.
Στρωτή ροή με χαμηλή ταχύτητα
Εάν τα διαφράγματα απλώνονται ευρέως, η ταχύτητα στην πλευρά του κελύφους μπορεί να είναι πολύ χαμηλή. Σε μια τέτοια περίπτωση η ροή μπορεί να τείνει να είναι κυρίως στρωτή και όχι τυρβώδης στη διασταυρούμενη-ροή.
Τώρα αυτό που συμβαίνει είναι:
Χαμηλοί συντελεστές μεταφοράς θερμότητας
Θερμική στρωματοποίηση
Νεκρές περιοχές
Καθίζηση στερεών
Συγκέντρωση-αποκαθαριστών
Αντίθετα, το υγρό μπορεί να ελίσσεται αργά μέσα από ανοιχτές περιοχές με μικρή ανάμειξη, αντί να σαρώνεται αποτελεσματικά σε όλη τη δέσμη.
Αυτές οι σταθερές ζώνες μπορεί να είναι ιδιαίτερα ενοχλητικές σε υπηρεσίες μεταφοράς διαβρωτικών ή στερεών-.
Γιατί οι εναλλάκτες PTFE χαμηλής-ροής πρέπει να αντιμετωπίζονται διαφορετικά
Επειδή οι σωλήνες PTFE είναι εύκαμπτοι, οι διατάξεις διαφράγματος μπορούν να προσαρμοστούν περισσότερο από ό,τι με τις δέσμες σκληρών μεταλλικών σωλήνων.
Οι δέσμες PTFE μπορούν να συναρμολογηθούν από:
Γεωμετρίες CustomSpacer
Ρυθμιζόμενη απόσταση διαφράγματος
Μη-μη τυπικές ρυθμίσεις υποστήριξης
Σπειροειδής Διαδρομές Ροής
Αυτή η ευελιξία καθιστά διαφορετικές έννοιες διαφράγματος πολύ ενδιαφέρουσες σε εφαρμογές χαμηλής ροής.
Helical Baffles – Μια σύγχρονη λύση
Ο σχεδιασμός του ελικοειδούς διαφράγματος είναι μια νέα εναλλακτική λύση στα τυπικά τμηματικά διαφράγματα.
Αντί να πιέζουν το υγρό μέσω κοφτερών τεθλασμένων διασταυρούμενων-μοτίβων ροής, τα ελικοειδή διαφράγματα οδηγούν το πλευρικό ρεύμα του κελύφους- κατά μήκος μιας συνεχούς σπειροειδούς διαδρομής μέσω του εναλλάκτη.
Τα ελικοειδή διαφράγματα παίρνουν ένα αδύναμο, ελικοειδή ρεύμα και το μετατρέπουν σε μια ευχάριστη, συγκεντρωμένη σπείρα.
Πώς η ελικοειδής ροή ενισχύει την απόδοση
Αυτή η σπειροειδής κίνηση έχει πολλά σημαντικά πλεονεκτήματα:
Πιο σταθερή ταχύτητα στην πλευρά του κελύφους
Λιγότερο στατικές περιοχές
Υδραυλική ροή πιο εύκολα
Χαμηλότερη απώλεια πίεσης
Καλύτερη θερμική κατανομή
Το υγρό ρέει συνεχώς κατά μήκος της δέσμης με παρόμοιο-ροή-, χωρίς επιτάχυνση και επιβράδυνση.
Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αποτελεσματικότερη χρήση της περιορισμένης ενέργειας ροής.
Helix Angle και Γιατί έχει σημασία
Η απόδοση ενός ελικοειδούς εναλλάκτη διαφράγματος είναι αρκετά ευαίσθητη στη γωνία της έλικας.
Οι τυπικές γωνίες έλικας είναι οι εξής:
15 μοίρες
25 μοίρες
35 μοίρες
Μέχρι και 45 μοίρες
Μειωμένες γωνίες έλικας
Μια μεγάλη-έλικα με χαμηλότερη γωνία παράγει:
Ομαλή καθοδήγηση ροής
Μειωμένη πτώση πίεσης
Μεγαλύτερες διαδρομές ροής
Σταυρός μέτριας ταχύτητας ροής
Αυτή η διάταξη γενικά προτιμάται για εναλλάκτες PTFE χαμηλής ροής.
Μεγαλύτερες γωνίες ελίκων
Ανώτερες ελικοειδείς γωνίες (πιο απότομες):
Ένταση εγκάρσιας ροής
Τοπικές αναταράξεις.
Συντελεστής μεταφοράς θερμότητας
Αλλά η μείωση της πίεσης αυξάνεται επίσης αναλογικά.
Ως εκ τούτου, η βέλτιστη γωνία είναι ένας συμβιβασμός μεταξύ του θερμικού φόρτου εργασίας και της διαθέσιμης ικανότητας άντλησης.
Σύγκριση τμηματικών και ελικοειδών σχεδίων διαφράγματος
Οι διακυμάνσεις στη λειτουργία είναι πιο ορατές όταν συγκρίνονται απευθείας οι δύο προσεγγίσεις.
Χαρακτηριστικά τμηματικά διαφράγματα διαφράγματα, ελικοειδή
Μοτίβο ροής Διασταυρούμενη-ροή τεθλασμένη σπειροειδής, συνεχής
Πτώση πίεσης Μεγαλύτερη Μικρότερη
Πιθανές νεκρές ζώνες μειωμένες
Απόδοση χαμηλής ροήςΚαλύτερα Συχνά Αδύναμη
Τάση ρύπανσης Μέτρια έως υψηλή Χαμηλή
Κατανομή Ταχύτητας Ανίσημη Πιο ίση
Η ελικοειδής διάταξη είναι ένας καλύτερος συμβιβασμός μεταξύ της υδραυλικής και της θερμικής απόδοσης όσον αφορά τη σταθερότητα για πολλές υπηρεσίες χαμηλής ροής.
Θεωρήσεις Σχεδιασμού – Πρακτικές
πολλά διαφράγματα χαμηλής ροής ρύθμιση παραμέτρων εναλλάκτη PTFE υπάρχουν πολλά ζητήματα για τον προσδιορισμό του.
Κεφαλή αντλίας προς πώληση
Η μεγαλύτερη αποδεκτή αντίσταση διαφράγματος περιορίζεται από τις δυνατότητες πίεσης στην πλευρά του κελύφους του συστήματος κυκλοφορίας.
Δυνατότητα ρύπανσης
Τα σχέδια που ελαχιστοποιούν τις σταθερές ζώνες είναι επιθυμητά για στερεά-ρευστά που φέρουν ή κρυσταλλώνουν.
Προδιαγραφές θερμικής λειτουργίας
Οι υψηλότεροι απαιτούμενοι ρυθμοί μεταφοράς θερμότητας μπορεί να απαιτούν αυστηρότερη καθοδήγηση ροής.
Στήριγμα σωλήνα PTFE
Ωστόσο, οι σωλήνες PTFE είναι εύκαμπτοι και η απόσταση του στηρίγματος πρέπει να είναι αρκετά καλή ώστε να αποφεύγεται η υπερβολική παραμόρφωση ή οι κραδασμοί.
Πρόσβαση για Συντήρηση
Λιγότερο περίπλοκες, πιο ανοιχτές διαμορφώσεις διαφράγματος θα μπορούσαν να παρέχουν καλύτερη πρόσβαση για καθαρισμό σε εφαρμογές που είναι επιρρεπείς σε ρύπους-.
Όταν τα τυπικά σχέδια δεν λειτουργούν
Οι τυπικές διατάξεις κελύφους και σωλήνων είναι γενικά σχεδιασμένες για μέτριους έως υψηλούς ρυθμούς πλευρικής ροής{0}}κελύφους. Αυτές οι παρόμοιες γεωμετρίες μπορεί να λειτουργούν άσχημα κάτω από συνθήκες ασθενούς κυκλοφορίας.
Τα τυπικά συμπτώματα της αποτυχίας είναι:
Ανεπαρκής ικανότητα ψύξης
Υψηλές θερμοκρασίες εξόδου
Μείωση υπερπίεσης
Στερεά κατάθεση
Ανομοιογένεια κατανομής ροής
Το πλεονέκτημα της βελτιστοποιημένης διαχείρισης εσωτερικής ροής είναι σημαντικά υψηλότερο σε συστήματα PTFE χαμηλής-ροής.
Περίληψη
Για εφαρμογές χαμηλής πλευρικής ροής κελύφους, η σωστή επιλογή των διαφραγμάτων γίνεται μια από τις πιο βασικές πτυχές για τον προσδιορισμό της απόδοσης του εναλλάκτη PTFE. Τα συμβατικά τμηματικά διαφράγματα αντιπροσωπεύουν έναν σκληρό συμβιβασμό: τα στενά τοποθετημένα διαφράγματα παρέχουν καλή μεταφορά θερμότητας αλλά σοβαρή απώλεια πίεσης, ενώ τα διαφράγματα μεγάλης απόστασης ελαχιστοποιούν την αντίσταση αλλά επιτρέπουν αδύναμα, κακώς αναμεμειγμένα μοτίβα ροής.
Τα σχέδια ελικοειδών διαφραγμάτων είναι μια πιο ισορροπημένη επιλογή, καθοδηγώντας το πλευρικό υγρό του κελύφους-κατά μήκος μιας ήπιας σπειροειδούς διαδρομής που διατηρεί την ταχύτητα, αλλά μειώνει τις υδραυλικές απώλειες και τις ζώνες στασιμότητας. Σε πολλές εφαρμογές χαμηλής- ροής, μια ελικοειδής διάταξη μακράς-βήματος προσφέρει βελτιωμένη συνολική απόδοση σε σύγκριση με τα παραδοσιακά τμηματικά σχέδια.
Η ευελιξία της απόστασης στήριξης και η εσωτερική γεωμετρία των δεσμίδων σωλήνων PTFE επιτρέπει σε αυτούς τους εναλλάκτες να ρυθμίζονται για δύσκολες υπηρεσίες χαμηλής ροής όπου αποτυγχάνουν τα παραδοσιακά σχέδια.
Στο σχεδιασμό του θερμικού συστήματος, η πιο αποτελεσματική επιλογή δεν είναι πάντα αυτή που πιέζει περισσότερο το υγρό. Μερικές φορές η καλύτερη απόδοση είναι να σπρώχνεις απαλά και συνεχώς τη ροή προς την κατεύθυνση που θέλει να πάει.
