Hvernig eykur notkun á útbreiddum yfirborðum (uggum) á skelhlið PTFE skiptis árangur?

Vegna þess að PTFE slöngur hafa lága innbyggða hitaleiðni, er dæmigerð tækni til að ná ábyrgð á hitaflutningi að bæta við viðbótar yfirborðsflatarmáli slöngunnar. Annar valkostur er að bæta við uggum, eða framlengdum flötum, utan á slöngurnar, auka virkt svæði fyrir hitaflutning án þess að bæta við fleiri slöngum. Þessi tækni er almennt notuð í skel-hliðarvarmaskipta fyrir meiri skilvirkni án þess að stórauka stærð búnaðar.

Hlutverk útbreiddra yfirborðsugga í PTFE varmaskiptum
Á skelhlið PTFE varmaskipta er varmaflutningsvökvi eins og gufa eða þjónustuvatn dreift um rörin. Að bæta við uggum, annaðhvort úr PTFE eða fleiri leiðandi málmum eins og áli, eykur til muna yfirborðsflatarmálið sem er tiltækt fyrir hitaflutning. Þetta stækkaða yfirborð getur verið samþætt (uggarnir eru búnir til sem hluti af rörinu í framleiðsluferlinu) eða sjálfstætt fest við rörið eftir byggingu.

Lokar sem festir eru á PTFE slöngur eru notaðir til að vega upp á móti lágri hitaleiðni PTFE með því að veita stærra yfirborði á skel-hliðarvökvanum. Hægt er að fjarlægja meiri hita frá rörveggnum með því að hitaflutningsvökvinn flæðir yfir uggana, sem bætir upp fyrir minni hitauppstreymi PTFE efnisins sjálfs.

Kostir ugga á skelhliðinni
Helsti kosturinn við stækkaða yfirborðsugga á PTFE varmaskiptum er aukning á virku snertisvæði á milli skelhliðar og rörhliðar. Varmaflutningsstuðullinn á skelhliðinni er venjulega stærri en á rörhliðinni. Skeljahliðarvökvinn getur þannig tekið í sig meiri hita frá rörunum. Þetta er nauðsynlegt vegna þess. Að finna yfirborðsflatarmál PTFE rörsins bætir heildarafköst varmaskiptisins þar sem meiri hiti er fluttur frá vökvanum í rörinu yfir á nærliggjandi skel-hliðarvökva.

Í reynd bæta uggar hitaflutningshraðann með því að auka yfirborðsflatarmálið sem er tiltækt fyrir skeljar-hliðarvökvann. Þetta getur leitt til mikils hitauppstreymisauka án þess að þurfa að setja upp auka rör, sem gerir það að skilvirkri og -hagkvæmri lausn. Samþættir uggar eru frábær leið til að auka hitaflutning og fyrir PTFE er hægt að búa þá til með sérstökum útpressunaraðferðum.

Takmarkanir og þættir sem þarf að huga að
Hins vegar eru nokkrar takmarkanir á notkun stækkaðra yfirborðsugga á PTFE varmaskiptum. Fins bæta við flækjustig og kostnað við hönnun varmaskipta þar sem þeir þurfa fleiri framleiðsluþrep. Einnig geta uggar fangað óhreinindi agnir, sérstaklega í kerfum þar sem vökvinn á skelhliðinni inniheldur agnir eða er viðkvæmt fyrir því að hýðast. Þetta getur dregið úr skilvirkni ugganna með tímanum og þarfnast tíðari hreinsunar eða viðgerðar.

Að auki hefur efnisval ugganna afgerandi áhrif á frammistöðu. Þrátt fyrir að PTFE uggar veiti nokkurn ávinning, eru þær síður áhrifaríkar við að senda hita en málmuggar vegna minni hitaleiðni. Málmuggar, eins og ál, hafa meiri hitaleiðni og þar af leiðandi meiri skilvirkni varmaflutnings. Hins vegar er nauðsynlegt að tengja eða festa við PTFE slönguna sem gæti aukið framleiðsluferlið flókið.

Það er líka athyglisvert að viðbótaryfirborðið frá uggum mun aðeins nýtast ef skelhliðarvökvinn hefur góða hitaflutningseiginleika. Ef varmaflutningsstuðull skelhliðarvökvans er lágur gæti viðbótaryfirborðið ekki leitt til þýðingarmikillar frammistöðu.

Samantekt
Framlengdir yfirborðsuggar á PTFE varmaskiptum eru áhrifarík tækni til að bæta varmaflutning á skelhliðinni og sigrast á takmörkunum á lágri hitaleiðni PTFE. Lokar auka hitaflutningsyfirborðið og leyfa því meiri varma að fjarlægja úr rörveggnum og auka þannig afköst alls skiptibúnaðarins. Hins vegar tengist beiting þess aukaflækjustig, kostnað og óhreinindi sem ætti að leysa í hönnunarstiginu. Hlutfall yfirborðsflata á skelhliðinni og rörhliðarinnar er enn mikilvægur eiginleiki í hönnun varmaskipta og viðeigandi notkun ugga getur hjálpað til við að hámarka þetta hlutfall.