Hvernig hefur notkun snúinna innskotsbanda úr leiðandi efni (td málmi) áhrif á frammistöðu á móti PTFE innskotum?

Það er einfalt PTFE snúið borði sem stuðlar að hitaflutningi með því að þyrla flæðinu. Málmband gerir það sama en það sendir einnig hita frá rörveggnum inn í sig og virkar í meginatriðum sem innri uggi. Þetta leiðir til leiðandi aukningar umfram leiðandi.

Tveir vélar með snúnu borði
Sérhver brenglaður límbandsinnsetning í hvaða efni sem er framleiðir þyrillaga rennslisrás innan rörsins. Sveiflan sem myndast framleiðir miðflóttakrafta sem ýta vökvanum í átt að rörveggnum sem leiðir til þynningar á varmamarkalaginu og hækkun á varmaflutningsstuðlinum. Þessi snúningsbúnaður einn og sér getur aukið Nusselt-töluna um 100-150% yfir tómt rör, allt eftir hæðarhlutfallinu.

Frekari uggaáhrif eru til staðar ef borðið sjálft er hitaleiðandi efni (td ryðfríu stáli, Hastelloy, títan, koparblendi). Límbandið er í beinni snertingu við rörvegginn (venjulega gormfesting eða væg truflun). hiti streymir inn í límbandið frá heita veggnum og allur límbandshlutinn er hitaður. Límbandið skilar síðan geymdri orku til vökvans sem liggur frá báðum breiðu flötunum. Þetta gefur rörþversniðinu- auka hitaflutningssvæði, eins og eins konar innri lengdarugga.

Árangur af leiðandi og óleiðandi borði
Snúin límband úr efni sem ekki er-leiðandi eins og PTFE eða PFA getur eingöngu veitt styrkingu á sveifluhringi. PTFE hefur mjög lélega hitaleiðni (u.þ.b. . 0.25 W/mK) þess vegna er varla varmaflutningur frá veggnum yfir á borðið. Límbandið helst við staðbundið vökvahitastig og stuðlar ekki að uggaáhrifum.

Á hinn bóginn gæti málmsnúið borði haft hitaleiðni af stærðargráðunni hærri. Ryðfrítt stál (~15 W/m·K), Hastelloy (~10 W/m·K), eða kopar (~400 W/m·K). Með góðu hitasnertingu sem haldið er á milli borðsins og rörveggsins eykur leiðandi kosturinn verulega heildarhitaflutninginn. Í PTFE slöngufyrirkomulaginu með leiðandi snúnu límbandsinnskoti, veitir hvirfilplus uggaáhrifin venjulega auka hitaflutningsauka upp á 20-30% yfir óleiðandi límbandinu við sömu flæðisaðstæður.

Fyrir PTFE snúið borði eykst Nusselt talan um 120% (2,2 sinnum gildið í tómu röri), en vel-hönnuð málmbönd í sömu rúmfræði gæti aukið það um 150-170% (2,5-2,7 sinnum). Raunverulegur ávinningur byggir á þykkt borði, hitasnertileiðni og vökvaeiginleikum. Leiðandi kosturinn er mestur þegar filmustuðullinn á rörveggnum er þegar stór, þannig að uggaáhrifin takmarkast ekki af viðnám vegg-bands viðmótsins.

Niðurstaðan: Gott hitasamband
Málmbandið ætti að vera í náinni hitasnertingu við innri vegg PTFE rörsins til að ná uggaáhrifum. Þetta er almennt gert með því að gera borði breidd aðeins stærri en innra þvermál rörsins þannig að það sé sett inn með gorma. Innri sveigjanleiki málmbandsins (eða hóflega stórsnúningur) ýtir borðbrúnunum upp að rörveggnum. Hins vegar getur of -þétt festing skemmt PTFE slönguna eða gert ísetningu ómögulega. Of laus passa skapar loftgap, sem er góður hitaeinangrandi og dregur úr uggaáhrifum.

Í reynd eru málmsnúin bönd fyrir PTFE slöngur venjulega framleidd með breidd 0,95 til 1,00 af auðkenni rörsins, með því að nota spíralformið til að veita punktsnertingu frekar en snertingu við fulla línu. Raunverulegt snertiflötur er takmarkað og virkni ugga minnkar. En jafnvel þegar snertingin er aðeins að hluta, eykst leiðnin aðeins, þar sem borðið tekur upp hita á snertistöðum og ber það eftir endilöngu sinni. Ítarlegri hönnun notar þykkari borði eða brotna brún til að bæta snertiflöturinn.

Tæringar- og mengunarhætta
Ein helsta áhættan við að stjórna er galvanísk tæring og málmmengun. Jafnvel þegar málmbandið sjálft er valið fyrir samhæfni við vinnsluvökvann (td Hastelloy C-276 fyrir árásargjarn klóríð, eða títan fyrir oxandi sýrur), kynnir innleiðing málmhluta í PTFE slöngu tvær hugsanlegar bilunaratburðarásir.

Í fyrsta lagi, ef vinnsluvökvinn tærir málminn við rekstrarhitastig, mun borðið tærast hægt. Tæringarefni (málmjónir eða agnir) geta seytlað inn í vökvann og mengað vöruna. Þetta er óviðeigandi í lyfja-, matvæla- eða mjög -hreinum efnafræðilegum notkun. Allur tilgangurinn með PTFE rör er venjulega að forðast snertingu við málminn yfirleitt. Notkun málmbands er gegn þeim tilgangi.

Í öðru lagi, jafnvel þótt límbandið sé sjálft tæringarþolið, getur galvanískt par samt myndast ef einhver annar málmíhlutur er til staðar í kerfinu (td málmrörplata, dæluhjól eða loki aftast). Svo lengi sem það snertir ekki málmhluti að utan er límbandið rafeinangrað frá þeim - PTFE rörið er rafmagns einangrunarefni. Hins vegar, ef límbandið kemst í snertingu við endafestingu úr málmi, eða ef vökvinn sem notaður er er rafleiðandi (td vatnskenndur raflausn), má búa til galvanísk hringrás í gegnum vökvann. Göfugari málmurinn (td títan) gæti stuðlað að tæringu hins minna göfuga (td kolefnisstáls) annars staðar í kerfinu.

Hvenær á að nota málm vs. PTFE snúið borði
Það fer eftir forgangsröðun forritsins, valið er á milli leiðandi málmbands eða ó-leiðandi PTFE borði.

Hvenær á að nota snúið málmband:

Vinnsluvökvinn er ekki-ætandi fyrir þann málm sem valinn er (td afjónað vatn, mild lífræn leysiefni, hlutlaus saltvatn).

Þarftu hámarks hitaflutning á hverja lengdareiningu, dæluafl er þegar takmarkað.

Vökvasamhæfi er leyfilegt og vörumengun er ekki vandamál (td ekki-lyfjafræðileg iðnaðarefnafræði).

Góð hitasnerting er möguleg án þess að skemma PTFE rörið.

Veldu PTFE eða PFA Twisted Tape fyrir:

Vinnsluvökvinn er mjög ætandi (sterkar sýrur, basar, halógen, oxandi efni).

Forðast mengun með málmjónum (lyfjafræðileg API nýmyndun, hálfleiðarakæling, matvælavinnsla).

Vinnuhitastigið er yfir tæringarmörkum tiltækra málmblöndur en undir 110 gráður (PTFE) eða 260 gráður (PFA).

Einfaldleikinn og sannað efnaleysi vega þyngra en 20-30% árangursaukning málmbands.

Fyrir ákaflega ætandi þjónustu, þrátt fyrir tap á uggaáhrifum, eru PTFE eða PFA spólur notaðar þar sem áreiðanleiki og hreinleiki sem þeir veita eru ó-viðræður.

Samantekt á afköstum leiðandi og ó-leiðandi spóla
Parameter PTFE (Non{0}}Conductive) Tape Metal (Conductive) Tape
Vélbúnaður varmaflutningsBara þyrla Snúa + ugga högg
Dæmigert Nu-aukning (yfir tómt rör) 100-150% 130-180%
Aukaávinningur af leiðni - +20-30 % miðað við PTFE borði
Krafa um hitasnertingu Á ekki við (engin högg á uggum) Mikilvægt - gormfesting nauðsynleg
Tæringarhætta Engin (óvirk fyrir öllum efnum allt að 110 gráður) Fer eftir vökva-málmsamhæfi
Hætta á málmmengun Engin möguleg (tæring eða slit)
Hámarkshiti 110 gráður (PTFE); 260 gráður (PFA) álfelgur háð (td ryðfríu 400 gráður)
Kostnaður í meðallagi (pressað PTFE) Hærri (málmur vélaður eða stimplaður)
Vinnudæmi: Upphitun á vatnskenndum hlutlausum straumi
Segjum sem svo að PTFE-varmaskiptir sé notaður til að hita hlutlausan, klóríðlausan- vatnsstraum frá 20 gráðum til 60 gráður. Snúningurinn einn og sér myndi bæta hitaflutninginn með PTFE snúnu borði. Hægt er að koma á uggaáhrifum með því að skipta um það með snúnu límbandi úr ryðfríu stáli 316, sem hentar vel til að mæta rörveggnum. Hægt er að hækka heildarvarmaflutningsstuðulinn úr 150 W/m²·K í 190 W/m²·K (27%). Vökvinn er ekki-ætandi fyrir ryðfríu stáli við 60 gráður og framkallar ekki talsverða málmskolun. Afkastaaukningin gerir kleift að minnka varmaskipti eða lægra rennsli fyrir sömu vinnu.

Í sömu notkun en örlítið súrt saltvatn (pH 4, 1000 ppm klóríð) myndi ryðfríu stáli 316 verða fyrir gryfjutæringu. Kostnaðurinn yrði mjög hár og þyrfti Hastelloy C-276 borði. Annar valkostur er að fara með ódýrari frammistöðu PTFE límbandsins sem forðast tæringarvandamálið með öllu.

Samantekt
Með því að setja snúið málmbönd á plastböndin er hægt að ná fram leiðandi uggaáhrifum, sem getur bætt hitaflutningsafköst um um 20-30%. Hins vegar er þessi ávinningur aðeins að veruleika ef góð hitasnerting við rörvegginn er viðhaldið og mikilvægara ef málmurinn er algjörlega samhæfður vinnsluvökvanum. Fyrir viðkvæmar aðgerðir eins og lyfjagerð eða efnavinnslu með mikilli hreinleika, er hitaávinningurinn minnkaður af hættu á tæringu eða málmmengun. Efnisval fyrir aukabúnað ætti að vera jafn varkárt og fyrir skiptibúnaðinn sjálfan; fyrir margar ætandi eða hreinleikaviðkvæmar þjónustur er óvirkja PTFE eða PFA borði áfram yfirburða val þrátt fyrir fjarveru uggaáhrifa.