Hvernig hefur rúmfræði túrbulatorsins áhrif á hitauppstreymi PTFE varmaskiptaröra?

Innri varmaflutningurinn í sléttu PTFE rörinu er lélegur vegna lagskiptu flæðistilhneigingarinnar. En innsetning lagaðs tækis, túrbulator, í rörið getur haft veruleg áhrif á flæðimynstrið, aukið ókyrrð og hitaflutningsstuðul. Rúmfræði turbulator innleggsins er mikilvægur þáttur í velgengni hitaskiptaferlisins og hefur áhrif á hitauppstreymi sem og þrýstingsfall.

Dæmigert form túrbulatorinnleggja
PTFE varmaskipti nota oft margar gerðir af túrbulatorinnleggjum til að auka ókyrrð á rörhliðinni og auka varmaflutning. Þrjár algengustu rúmfræðirnar sem notaðar eru eru snúnar bönd, vírspólur og dæld eða bylgjupappa innlegg.

Spólur rifnar í sundur
Snúin bönd eru spólulaga ræmur af efni sem settar eru inn í rörið til að framkalla þyrluflæði sem keyrir vökvann í átt að rörveggjunum. Þessi rúmfræði brýtur umtalsvert lagflæðið sem stuðlar að ókyrrðinni og eykur varmaflutningsstuðulinn. Ein skilvirkasta og mest notaða túrbulator hönnunin í reynd til að auka varmaflutning í PTFE varmaskiptum er snúið borði. Hvirfilflæðið sem þeir mynda eykur blöndun vökvans, sem leiðir til meiri dreifingar hita yfir yfirborð rörsins.

Vírspólun
Önnur algeng aðferð til að auka ókyrrð inni í PTFE rörum er að nota gorma-eins og innlegg eða vírspólur. Þegar vökvinn fer í gegnum rörið sleppa þessar spólur út um jaðarlagið. Kaótíska hreyfingin truflar lagflæði. Vírspólurnar láta vökvann hreyfast á óreglulegan hátt og eykur þannig hitaflutningshraðann. Athyglisvert er að vírspólurnar gefa jafnvægi á aukinni ókyrrð án þess að skapa mikla hindrun fyrir flæðisstrauminn.

Dæld eða bylgjupappa innlegg
Dæld eða bylgjupappa innlegg mynda litla, staðbundna hringiðu í flæðisstraumnum. Þessir hvirflar veita ókyrrð í vökvaflæðinu yfir innskotsyfirborðið og eykur þannig varmaflutningsstuðulinn. Dæld innlegg eru minna ífarandi en snúin bönd eða vírspólur en eru sérstaklega gagnlegar í notkun þar sem mikilvægt er að viðhalda lágu þrýstingsfalli. Í reynd eru kerfi með dæld eða bylgjupappa innskot oft notuð þar sem leitað er hóflegrar aukningar á varmaflutningi með lágmarksáhrifum á dæluaflið.

Árangursviðskipti-Off Heat Transfer á móti þrýstingsfalli
Rúmfræði hverrar innskots eykur Nusselt-númerið á rörinu-hlið, víddarlaust magn sem er mælikvarði á frammistöðu hitaflutnings. Hins vegar leiða þessar rúmfræði til aukins þrýstingsfalls yfir varmaskipti sem getur stuðlað að auknum dælukostnaði. Besti kosturinn á lögun túrbulatorinnleggsins ræðst af málamiðluninni á milli aukins varmaflutnings og leyfilegs þrýstingsfalls.

Almennt snúið bönd veita mestu aukningu á hitaflutningi en einnig verulega aukningu á þrýstingstapi. Vírspólur veita meðalveg hvað varðar hitaflutning og þrýstingsfall og þar með afköst og orkunýtingu. Dæld innlegg veita lægsta þrýstingsfallið, en veita minni hitaflutningsbata samanborið við hina tvo valkostina.

Val á ákjósanlegu túrbulatorinnskoti fer eftir hitaflutningsverkefninu sem á að framkvæma og leyfilegt dæluafl í kerfinu. Í kerfum með háum rennsli eða þegar orkunotkun er aðalatriðið er hófsamari hönnun túrbulatorinnleggs eins og vírspólur eða dýfur tilvalin.

Samanburðartöflu fyrir gerðir þyrla
Áhrif turbulator gerð á þrýstingsfall í aukningu varmaflutnings
Snúin spólur Háar háar vírspólar Miðlungs Miðlungs
Dipled Inserts Medium Low Niðurstaða
Turbulator innlegg eru hagkvæm og hagnýt uppfærsla til að bæta hitauppstreymi PTFE varmaskiptaröra. Þessi innlegg auka hitaflutningshraðann með því að auka ókyrrð á rörinu-hlið. Þetta er sérstaklega gagnlegt fyrir efni með lága hitaleiðni eins og PTFE. Rúmfræði túrbulatorinnleggsins verður að vera vandlega valin til að ná æskilegri aukningu í hitaflutningi, en halda þrýstingsfallinu á viðunandi bili. Aukning varmaflutnings heldur áfram að vera mikilvægt svið nýsköpunar fyrir varmavinnslu. Þróun nýrrar hönnunar og efna á túrbulatorum mun líklega leiða til enn meiri árangurs.