Hvernig á að hanna PTFE varmaskipti fyrir mjög lágt slönguhraða-hliðarflæði?

Í ákveðnum aðgerðum er aðeins lítið flæði af ætandi vökva sem þarfnast upphitunar eða kælingar. Í dæmigerðum PTFE-varmaskipti veldur þetta litla flæði lélegan rörhliðarhraða, lagskipt flæði og hyldýpinn varmaflutning. The trickle verður að vera sérstaklega smíðaður til að takast á við þetta." Aðal áhyggjuefnið í lágu rörahliðarflæði PTFE varmaskipta hönnun er ekki aðeins hitaskylda heldur einnig að hafa nægan hraða til að viðhalda góðum hitauppstreymi.

Kjarnavandamálið: Lagflæði með lágu afköstum
Við lagskipt flæðisskilyrði verður varmaflutningur inni í rörum óhagkvæmur. Í þessu kerfi berst vökvinn í lagskiptum, lagskiptum straumum með lítilli innri blöndun. Hiti þarf að flæða að mestu leyti með leiðni í gegnum þessi lög, sem er hægt og óhagkvæmt.

Aðal hönnunarmarkmið er að stýra flæðinu í átt að tímabundinni eða órólegri hegðun. Þessu þarf venjulega að halda á lágmarkshraða, oft yfir um 1 m/s eftir vökvabreytum. Erfitt er að ná þessum hraða við lágt heildarrennsli nema flæðisvæðið sé tilbúið takmarkað.

Af þessum sökum er rúmfræði röra-hliðar aðalhönnunarstöngin.

Hraðaaukning með því að minnka flæðisvæði
Lausn á rörum með minni þvermál beint
Ein besta leiðin til að gera þetta er að minnka innra þvermál rörsins. Fyrir tiltekið rúmmálsflæðishraða, minnkar flæðisvæðið beint eykur hraðann. Virkur hraði er tvöfaldaður þegar flæðisvæðið er skorið í tvennt.

Í boði eru staðlaðar PTFE rör með innri þvermál 4, 6, 8 og 10 mm. Fyrir mjög lágan flæðishraða getur val á minni þvermál (til dæmis 4 mm í stað 8 mm) aukið hitauppstreymi verulega með því að hækka hliðarhraða rörsins.

Þessi tækni hjálpar beint við hönnun PTFE varmaskipta með lágt rör hliðarflæði þegar vökvatakmarkanir ráða afköstum.

En litlar túpur koma með sín eigin vandamál. Erfiðari tilbúningur. Þrýstingstap eykst verulega. Hætta á gróðursetningu eða stíflu er aukin, sérstaklega með vökva sem inniheldur agnir eða botnfall.

Multi-Pass stillingar til að hraða
Þvingar flæði í gegnum minna virk rör
Önnur nálgun eða viðbótaraðferð er fjöl-göng rör-hliðaruppsetningar. Í 2-passa eða 4-passa skipti er öllu flæðinu beint í gegnum undirmengi slöngubúntsins smám saman frekar en að dreifast um öll rör samtímis.

Þetta lágmarkar virka flæðisvæðið í hverri umferð og eykur hraðann í hverjum hluta. Öll afkastageta skiptisins er óbreytt, en hitauppstreymi er bætt með því að bæta innra flæðisstyrk.

Í uppsetningu með mörgum -rásum eru skiptar hausar oft notaðir til að endurleiða flæði í hverri leið þannig að vökvinn flæðir í gegnum þvingaðari rás áður en hann fer út úr skiptibúnaðinum.

Lítil-Flæðishönnunarviðskipti-
Hraði, þrýstingsfall og gróuáhættuviðskipti-
Hver hönnunaraðferð hefur sína eigin málamiðlun sem verður að vega rétt.

Slöngur með smærri þvermál auka þrýstingsfallið og eru líklegri til að skekkjast eða stíflast. Þetta á sérstaklega við um PTFE kerfi sem meðhöndla efnafræðilega sterka eða agna-hlaðna vökva.

Fjöl-rásakerfi auka vökvaviðnám í hausum og geta einnig dregið úr hitauppstreymi við sérstakar hitastigsaðstæður. Aukinn flókinn flæðidreifing gæti einnig leitt til ójafnrar hleðslu slöngunnar ef ekki er nægilega jafnvægi.

Einn mikilvægur mælikvarði sem þarf að hafa í huga er Reynolds talan. Reynolds númerið veitir hagnýta leiðbeiningar um hvort flæðið sé enn lagskipt eða færist í átt að skilvirkari blöndunaraðferðum.

Hönnun lágflæðisskilyrða Hagnýt leiðbeiningar
Í reynd eru einföld þröskuldar almennt notaðir til að velja hönnun við mjög lágt rör-hliðarflæði. Fyrir rennsli < u.þ.b. 500 l/klst. er venjulega í huga:

Minni þvermál rör til að einbeita sér að flæði og auka hraða

Margar-passauppsetningar til að minnka virkt flæðisvæði í hverri umferð

Blönduð tækni sem felur í sér báðar aðferðirnar fyrir jafnvægi frammistöðu

Endanlegt val fer eftir leyfilegu þrýstingsfalli, gróðurhættu og framleiðslumörkum sem tengjast PTFE slöngukerfi.

Ályktanir: Hraði, stjórnandi hönnunarbreytan