Hver er frammistaða spíralfjöðrunar í PTFE varmaskiptarörum?

Þessi grunnvírspóla í gorma-laga formi, sem er sett í PTFE rör, getur orðið til þess að auka varmaflutning verulega. Spólan truflar flæðið við rörvegginn en hindrar ekki miðjuna, öfugt við solid snúið borði. Þetta leiðir til mismunandi frammistöðujafnvægis. Þessi óvirka varmaflutningsaukning tækni er sérstaklega gagnleg fyrir PTFE varmaskipta þar sem takmörkuð varmaleiðni fjölliðunnar sjálfrar (≈0,25 W/m·K) takmarkar heildarvarmaflutningsstuðla. Varmaskiptasamsetning PTFE spíralfjaðrar túrbulator brýtur mörk lag rörhliðarinnar og framleiðir miklar endurbætur á hitauppstreymi.

Skilningur á rúmfræði Spiral Spring Turbulator
Spíralfjöðrunarvélin er vírspóla með þyrlu sem passar vel við innra þvermál PTFE rörsins. Spólan er skilgreind af þremur rúmfræðilegum breytum:

Þvermál vír (d_w) – venjulega 1-3 mm, fer eftir rörstærð

Spóluhæð (p) – ásbil á milli nálægra beygja

Ytra þvermál spólu (D c): Örlítið minni en innra þvermál rörsins (D i) til innsetningar

Virkni túrbulans ræðst af hlutfalli þvermáls vírs og þvermáls rörsins (dw /D i ) og hlutfalls halla og þvermáls (p/D i ). Algengar hönnunarstaðlar benda til þess að hámarksafköst náist fyrir dw / D i á milli 0,1 og 0,2 og p / D i á milli 1 og 3.

Spólan getur verið úr mörgum efnum eftir vökvanum sem verið er að meðhöndla. Fyrir ætandi vatns- eða sýrustrauma er mælt með PTFE-húðuðum málmvír eða solidum PTFE einþráðum spólu. Fyrir minna slípiefni þar sem málmmengun er ekki vandamál, má nota háa álvíra (td ryðfríu stáli 316L, Hastelloy C-276). Í alflúorfjölliða kerfum veitir PFA eða PTFE gormur heildar efnaþol.

Mechanism of Boundary Layer Separation
Í sléttu röri undir lagskiptu eða lágu-Reynolds-talnaflæði er kyrrstætt jaðarlag (lagskipt undirlagið) sem myndast við rörvegginn. Þetta þunnt lag er helsta viðnámið gegn hitaflutningi. Aðeins verður að fara yfir þetta undirlag með leiðni, sem er óhagkvæmt.

Mörkin-lagsferðin er þyrilgormurinn. Þegar vökvi flæðir í gegnum rörið framleiðir hver snúningur spólunnar staðbundinn flæðiskilnað, hvirfla og geislablöndun. Mikilvægt er að spólan hindrar ekki rörmiðjuna - kjarnaflæðið er í rauninni óhindrað. Þetta er spíralfjaðrir í stað fasts snúins límbands sem lætur allan vökvann flæða í þyrlandi hreyfingu og leiðir oft til dauða svæðis í kringum miðju límbandsins.

Helstu áhrif vorsins eiga sér stað í nágrenni rörveggsins. Þegar hámarks hitauppstreymi er viðnám brýtur spólan reglulega upp stækkandi jaðarlagið og eykur ókyrrða blöndun. Í tilraunasamanburði er sannað að vel-hönnuð gormaspóla getur aukið Nusselt-númerið (Nu) á rörinu- um 2 til 3 sinnum samanborið við slétt rör við sömu flæðisaðstæður.

Mæld árangur: Nusselt tala og þrýstingsfall
Samskiptin-á milli aukins hitaflutnings og þrýstingstaps sjást stöðugt. Dæmigert svið sem lýst er í ritrýndum-rannsóknum á þyrilfjöðrum eru í Reynolds tölunum frá 500 til 10.000:

Parameter Slétt rör með spíralfjöðrspólu
Nusselt tala (Nu) Grunnlína (1×) 2–3× aukning
Núningsstuðull (f) Grunnlína (1x) 3-6x hækkun
Aukaþátturinn fer mjög eftir rúmfræði spólunnar. Þröngari hæð (lægri p/D_i) leiðir til tíðari flæðistruflana og þar með hærra Nu, en einnig hærra þrýstingsfall. Á hinn bóginn lágmarkar slakari spólu þrýstingsvítið og skilar samt umtalsverðri framför.

Spóluhönnunin er stillanleg lausn: fyrir tiltekna notkun er hægt að velja halla og þvermál vír til að fullnægja ferlistakmörkunum á leyfilegu þrýstingsfalli. Hámarks varmaflutningur fæst með þéttri spólu fyrir hreina vökva og þar sem dælukraftur nægir. Fyrir seigfljótandi eða klippuviðkvæman vökva veitir lausari spóla mildari blöndun.

Kostir Solid Twisted Tapes
Spíralfjöðrunarvélin hefur nokkra hagnýta kosti fram yfir solid snúið borði:

Minni tilhneiging til gróðursetningar - Fjöðrið framkallar ekki algerlega lokuð stöðnuð svæði, þ.e. svifagnir eða útfelld fast efni eru ólíklegri til að setjast út. Föst límband, sérstaklega í láréttu röri, gæti gefið lítið -flæðissvæði í „skugga“ límunnar þar sem óhreinindi byrjar. Opin uppbygging gorma gerir kleift að hreinsa vökva stöðugt.

Auðveldari uppsetning og fjarlæging - Auðvelt er að setja gormaspólu í rör og klemma í endana. Til að endurnýta notkun er hægt að setja núverandi PTFE varmaskiptarör á gorma án varanlegrar breytingar. Auðvelt er að þrífa, bara draga spóluna út, þrífa hana og setja hana aftur.

Minni efniskostnaður - Það er miklu minna efni í vírspólu samanborið við solid límband, sérstaklega fyrir langar rörlengdir. Ef þörf er á dýrum málmblöndur eða flúorfjölliðum er kostnaðarmunurinn verulegur.

Samhæfni við stækkun PTFE slöngunnar - PTFE slöngur hafa háan varmaþenslustuðul. Sterk borði sem passar við umhverfishita gæti orðið of þétt við notkunshitastig og skemmt rörið. Fjaðrspólan er sveigjanleg og getur tekið við víddarbreytingum án þess að þróa of mikinn geislakraft.

Hagnýtt stig lágmarks Reynolds númer fyrir skilvirkni
The turbulator is best effective in the transitional flow zone (Re ≈ 500-4000) and in low turbulence laminar flow (Re < 500). At very high turbulent Reynolds numbers (>10.000) náttúruleg ókyrrð truflar þegar í raun markalagið og aukinn ávinningur spólunnar minnkar miðað við aukaþrýstingsfallið. Spíralfjöðrunarvélar henta því best fyrir PTFE varmaskipta sem ganga með seigfljótandi vökva, strauma með lágum flæðishraða eða þéttum rúmfræði sem einkennast náttúrulega af lágu rennsli.

Í tilraununum sjáum við að aukastuðullinn minnkar með auknum Reynoldsfjölda. Undir Re $\\u.þ.b. $ 200 gæti spólan samt aukið varmaflutning með því að búa til væg aukaflæði, en áhrifin eru minna áberandi en í lagskiptu-til-óróasvæðinu.

Endurnýjunarforrit og viðskiptaaðgengi
Spíralfjaðrir sem fást í verslun eru fáanlegir frá fjölda framleiðenda varmaskiptaíhluta. Algengar þvermál PTFE rör (6 mm, 8 mm, 10 mm, 12 mm, 16 mm og 20 mm innra þvermál) eru fáanlegar sem staðlaðar hönnun. Hægt er að framleiða sérstakar vírbreiddir og velli til að mæta sérstökum vinnsluþörfum.

Algengt ástand er að núverandi PTFE skel-og-rörvarmaskiptir sem virkar ekki vel vegna lágra röra-hliðarvarmaflutningsstuðla. Í stað þess að endurbyggja allan skiptibúnaðinn seturðu túrbulatorana í hvert rör. Uppsetning er venjulega gerð meðan á fyrirhuguðu viðhaldsleysi stendur. Aukning á heildarvarmaflutningsstuðlinum (U) veitir annaðhvort hærra afköst eða minni neyslu á heitu veitu, eða minna nauðsynlegt svæði fyrir nýja hönnun.

Niðurstaða: Auðvelt, áhrifaríkt uppsetningarhjálp
Spíralfjaðrar eru auðveldur í uppsetningu, árangursríkur kostur til að bæta PTFE rör hitaflutning, sérstaklega í hreinni þjónustu. Innskotin gjörbylta varmaafköstum PTFE-varmaskiptara með -lítil leiðni með því að auka fjölda Nusselt á rörinu-hlið um 2 til 3 við hæfilega þrýstifallssekt 3 til 6 sinnum. Spíralfjaðrið PTFE varmaskiptafyrirkomulag er opið, -fótast ekki og notar sveigjanlegt efni (PTFE, PFA eða álvír) sem gerir það viðeigandi fyrir ætandi,-hreinleika og endurbætur.

Fjöldi hringlagaforma er fáanlegur til að uppfylla margvíslegan tilgang, þar á meðal snúin bönd, vírnet og truflanir blöndunartæki. Spíralfjaðrið er með sérstakri sess, miðlungs endurbót, lítil gróin og einföld uppsetning. Spíralfjaðrið verðskuldar talsverða íhugun hjá ferliverkfræðingum sem leita að óvirkri,-viðhaldsleið til að hámarka hitaflutning á sama tíma og viðheldur efnaþol.