PTFE qobig'i-va-trubka almashtirgichda truba{2}}tomonidan suyuqlik kirishdan chiqishgacha bitta yo'lni amalga oshirishi yoki to'plam orqali oldinga va orqaga bir necha marta yo'naltirilishi mumkin. O'tishlar soni suyuqlik tezligiga, issiqlik uzatish samaradorligiga va talab qilinadigan nasos quvvatiga ta'sir qiladi. PTFE past issiqlik o'tkazuvchanligiga (taxminan 0,25 Vt/m·K) ega bo'lganligi sababli, trubaning{6}}yonidagi issiqlik uzatish koeffitsientini maksimal darajada oshirish ko'pincha ustuvor vazifa hisoblanadi. Shunga qaramay, bitta{8}}va koʻp{9}}oʻtishli dizayn oʻrtasidagi tanlov oson emas-bu issiqlik uzatishni kuchaytirish va bosimning pasayishi jazosi oʻrtasida ataylab oʻzaro savdoni-oʻz ichiga oladi.
Tube Pass tartibini tushunish
Quvurlarning o'tish soni quvurlar orqali o'tadigan suyuqlik almashtirgich uzunligini necha marta kesib o'tishini anglatadi. O'tish joylari almashtirgichning bir yoki ikkala uchida kanal yoki kapotga ajratgichlarni (o'tish bo'limlarini) o'rnatish orqali yaratiladi. Ushbu ajratgichlar yo'nalishni teskari o'zgartirishdan va boshqa quvurlar to'plamiga kirishdan oldin suyuqlikni quvurlarning faqat bir qismidan oqib o'tishga majbur qiladi.
Yagona-Pass Design
Bir martalik (1{2}}o‘tish) almashtirgichda trubka tomonidagi suyuqlik bir chetidan kanalga kiradi, parallel ravishda barcha quvurlar bo‘ylab to‘g‘ri oqadi va qarama-qarshi uchidan chiqadi. Hech qanday ichki ajratgichlar ishlatilmaydi. Bu eng oddiy oqim konfiguratsiyasi.
Koʻp-Dizayn (2-Pass, 4-Pass va h.k.)
Ko'p o'tishli dizaynda suyuqlik quvur to'plami bo'ylab bir necha-o'tishni amalga oshiradi. Masalan, 2-o'tkazgichli almashtirgichda kirish kanali ikki qismga bo'lingan. Suyuqlik bir qismga kiradi, quvurlarning yarmidan uzoq uchiga oqib o'tadi, qaytib kaputda yo'nalishni teskari tomonga o'zgartiradi, qolgan quvurlar orqali orqaga oqadi va kirish tomonidagi kanalning ikkinchi qismidan chiqadi. 4 o'tishli almashtirgichda jarayon ikki marta takrorlanadi.
O'tishlar soni har doim bir xil bo'lib, kirish va chiqish nozullarini almashtirgichning bir uchida ushlab turish, quvurlarni ulashni soddalashtiradi.
Termal{0}}gidravlik unumdorlikdagi asosiy farqlar
O'rtasidagi qaror abitta o'tish va ko'p o'tishli PTFE issiqlik almashtirgichdizayn suyuqlik tezligi, issiqlik uzatish koeffitsienti, bosim tushishi va log o'rtacha harorat farqi (LMTD) qanday ta'sir qilishiga bog'liq.
Suyuqlik tezligi va issiqlik uzatish koeffitsienti
Berilgan umumiy quvur{0}}yon oqim tezligi uchun har bir naycha ichidagi suyuqlik tezligi har bir o'tishda faol bo'lgan naychalar soni bilan belgilanadi. Bitta{2}}o'tish dizaynida barcha quvurlar bir vaqtning o'zida faol bo'ladi. Oqim uchun mavjud bo'lgan ko'ndalang kesim maydoni barcha quvurlarning umumiy oqim maydonidir. Shuning uchun, jami oqim tezligi yuqori bo'lmasa, tezlik nisbatan past bo'ladi.
Ko'p o'tishli dizaynda bir xil umumiy oqim har bir o'tishda quvurlarning faqat bir qismidan o'tadi. Ikkita teng quvur guruhiga ega 2-o‘tkazgichli almashtirgich uchun har bir o‘tish o‘tkazgich umumiy quvurlarning yarmini o‘z ichiga oladi. Har bir trubadagi tezlik bir o'tishli holatga nisbatan ikki barobar ortadi (bir xil umumiy oqim tezligi uchun). 4 o'tishli dizayn uchun tezlik to'rt barobar ortadi.
Yuqori tezlik truba{0}}yonidagi Reynolds sonini oshiradi, bu esa o'z navbatida konvektiv issiqlik uzatish koeffitsientini oshiradi. PTFE quvurlari allaqachon past issiqlik o'tkazuvchanligiga ega bo'lganligi sababli, issiqlik o'tkazuvchanligiga cheklovchi qarshilik ko'pincha truba{2}}yonidagi suyuqlik plyonkasida bo'ladi (agar qobiq yonidagi suyuqlik kondensatsiyalanuvchi bug 'yoki yuqori-o'tkazuvchan suyuqlik bo'lsa). Quvurning yon tomonidagi{6}} tezligini oshirish umumiy issiqlik uzatish koeffitsientini sezilarli darajada yaxshilashi mumkin.
Bosimning tushishi oqibatlari
Yuqori tezlik qimmatga tushadi: bosimning pasayishi tezlik kvadrati bilan ortadi (taxminan). 2-oʻtishli konstruksiyada truba{3}}yonidagi bosim tushishi bir martalik konstruksiyadan taxminan toʻrt baravar koʻp boʻladi (tezlik ikki baravar koʻpaydi, shuningdek, qaytib kaputdagi qoʻshimcha yoʻqotishlar). 4 o'tishli dizayn uchun bosimning pasayishi 16 baravar yuqori bo'lishi mumkin, shuningdek, teskari kameralarda sezilarli yo'qotishlar.
Amalda, mavjud nasos quvvati yoki texnologik chiziqdagi ruxsat etilgan bosimning pasayishi ko'pincha qancha o'tishni ishlatish mumkinligini cheklaydi. PTFE issiqlik almashinuvchilari uchun umumiy konfiguratsiya 2-oʻtish yoki 4{5}}truba yonidagi suyuqlik-oʻrtacha yopishqoqlikka ega suyuqlik boʻlsa va nasos yetarli quvvatga ega boʻlsa. Quvur tomonidagi suyuqlik gaz bo'lsa (bosimning pasayishi muhimroq) yoki oqim tezligi allaqachon yuqori bo'lsa, bir o'tishli dizaynlar afzaldir.
Jurnal o'rtacha harorat farqi (LMTD) tuzatish
Muhim nozik jihat shundaki, ko'p{0}}o'tish dizaynlari sof qarama-qarshi oqimdan chetga chiqib, haroratning samarali harakatlantiruvchi kuchini kamaytiradi. Qarama-qarshi oqimga ega bo'lgan yagona-o'tkazgich almashtirgichda (nay{3}}qobiq tomonidagi suyuqlikka-teskari yo'nalishda) LMTD maksimal darajada bo'ladi. Ko'p o'tishli almashtirgichda oqim sxemasi aralash yoki o'zaro oqimga yaqinlashadi, bu esa LMTD qarshi oqimiga tuzatish koeffitsientini (odatda F bilan belgilanadi) talab qiladi.
2-o'tkazgichli almashtirgich uchun LMTD tuzatish koeffitsienti odatda 0,95 dan 0,99 gacha, ko'pgina ish sharoitlari uchun-kichik pasayish. 4-o‘tish almashtirgich uchun koeffitsient 0,90–0,95 gacha tushishi mumkin. Yuqori{11}}oʻzaro haroratli ilovalar uchun (kirish va chiqish harorati juda yaqin boʻlgan joylarda) tuzatish koeffitsienti sezilarli darajada past boʻlishi mumkin, bu esa yuqori tezlikning afzalliklarini inkor etishi mumkin. Shuning uchun, quvur tomonidagi harorat o'zgarishi o'rtacha bo'lsa, ko'p o'tishli dizaynlar eng samarali hisoblanadi.
PTFE issiqlik almashinuvchilariga tegishliligi
PTFE past issiqlik o'tkazuvchanligiga ega bo'lgani uchun, quvur{0}}yon plyonka qarshiligi ko'pincha umumiy issiqlik uzatishda ustunlik qiladi. Shuning uchun trubaning yon-koeffitsientini oshirish dizaynning asosiy maqsadi hisoblanadi. Ko'p o'tishli dizaynlar bunga zavod nasosidan yuqori umumiy oqim tezligini talab qilmasdan erishadi, bu ularni qayta jihozlash yoki oqim tezligi belgilangan ilovalar uchun jozibador qiladi.
Biroq, PTFE quvurlari mexanik jihatdan yumshoq va yuqori oqim tezligida tebranishga moyil. Haddan tashqari tezlik trubaning tebranishiga olib kelishi mumkin, bu esa to'siqlar yoki trubkaning shikastlanishiga olib keladi. PTFE quvurlari uchun tavsiya etilgan trubaning yon tomonidagi -odatiy tezliklari 0,5 dan 2,0 m/s (1,6 dan 6,6 fut/s) gacha. Tezlikni 0,5 m/s dan 1,0 m/s gacha oshiradigan ko'p-ko'p o'tishli dizayn foydalidir; uni 3,0 m/s ga oshirish mexanik muammolarni keltirib chiqarishi mumkin. Tezlikni ishlab chiqaruvchi tomonidan tavsiya etilgan diapazonda ushlab turish uchun o'tishlar soni tanlanishi kerak.
Bundan tashqari, issiqlik uzatish daromadlarini nasos narxiga tenglashtirish muhimdir. Ko'pgina sirtni pardozlash operatsiyalarida tank aylanishi uchun texnologik nasos allaqachon mavjud va ko'p o'tishli PTFE almashtirgichdan qo'shimcha bosim tushishi maqbul bo'lishi mumkin. Boshqa hollarda,-kattaroq qobiqga ega bo'lgan bitta o'tish konstruktsiyasi (parallel ravishda ko'proq quvurlar) yuqori kapital xarajat bilan bo'lsa-da, past bosim tushishi bilan bir xil vazifani bajarishi mumkin.
Taqqoslash jadvali: Yagona-koʻp oʻtishli va koʻp oʻtishli-PTFE issiqlik almashinuvchilari
Quyidagi jadvalda sobit umumiy quvur-tomonidan oqim tezligi va belgilangan issiqlik uzatish maydoni uchun odatiy ishlash ko‘rsatkichlari taqqoslanadi. Qadriyatlar illyustrativdir; haqiqiy ishlash muayyan o'lchamlarga va suyuqlik xususiyatlariga bog'liq.
| Quvurlar soni | Quvurning nisbiy tezligi* | Nisbiy quvur-Yon issiqlik uzatish koeffitsienti** | Nisbiy bosim tushishi (quvur tomoni) | LMTD tuzatish koeffitsienti diapazoni | Oddiy ilovalar |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 (Yagona-pasport) | 1.0 (asosiy) | 1.0 (asosiy) | 1.0 (asosiy) | 1.00 (sof qarshi oqim mumkin) | Past-bosim-tushirish tizimlari; gazlar; yuqori-oqim-suyuqliklar |
| 2 (Ikki-o'tish) | 2.0 | 1.3 – 1.5 | 3.5 – 4.5 | 0.95 – 0.99 | Suyuq PTFE almashtirgichlar uchun eng keng tarqalgan; yaxshi muvozanat |
| 4 (To'rt-o'tish) | 4.0 | 1.6 – 1.9 | 12 – 18 | 0.90 – 0.95 | Yuqori-qovushqoqlikdagi suyuqliklar yoki juda yuqori U-qiymat kerak bo'lganda; nasos narxini tekshiring |
| 6 yoki 8 o'tish | 6 – 8 | 1.9 – 2.3 | > 30 | < 0.90 | Kamdan kam; faqat past-qovushqoqlikdagi suyuqliklar va ruxsat etilgan yuqori DP bilan |
* Bir xil quvurlar soni va oqim tezligiga ega-bir o'tish konstruktsiyasiga nisbatan tezlik.
** Turbulent yoki o'tish oqimi uchun taxmin qilingan. Haqiqiy yaxshilanish Reynolds soni ko'rsatkichiga bog'liq (odatda turbulent oqim uchun h ~ v ^ 0,8).
Yuzaki pardozlash uchun amaliy mulohazalar
Sirtni pardozlashda (qoplash, anodlash, tuzlash) truba{0}}yonidagi suyuqlik ko'pincha texnologik vannaning o'zi-kislota yoki ishqor eritmasi bo'lib, unda qattiq moddalar yoki erigan metallar mavjud. Quyidagi amaliy ko'rsatmalar qo'llaniladi:
Yagona{0}}o'tish dizaynlariVanna idishni aralashtirish yoki filtrlash uchun yuqori oqim tezligida aylanganda tez-tez ishlatiladi. Bunday hollarda, tezlik allaqachon etarli bo'lishi mumkin va o'tishlarni qo'shish issiqlik uzatishda mutanosib daromadsiz bosimning pasayishini oshiradi.
Ikkita-oʻtish dizaynio'rtacha{0}}o'lchamdagi qoplamali liniyalarda PTFE issiqlik almashinuvchilari uchun eng keng tarqalgan konfiguratsiyadir. Ular bosimning pasayishini standart santrifüj nasoslarning quvvati (odatda 1-3 bar yo'qotish) ichida ushlab turganda issiqlik uzatishni sezilarli darajada oshiradi.
To'rtta-o'tish dizayniMavjud issiqlik uzatish maydoni cheklangan bo'lsa (masalan, mavjud bo'shliqqa sig'ishi kerak bo'lgan qayta jihozlangan almashtirgich) va nasosning zaxira kallagi bo'lsa ishlatiladi. Ular, shuningdek, konsentrlangan fosfor kislotasi yoki ba'zi organik texnologik vannalar kabi yopishqoq suyuqliklarni isitish uchun ishlatiladi.
Shuni ta'kidlash kerakki, qobiqning-yon joylashuvi ham quvur o'tishlarining optimal soniga ta'sir qiladi. Agar qobiqning yon tomonidagi suyuqlik kondensatsiyalanuvchi bug 'bo'lsa (u juda yuqori issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientiga ega), truba-yon qarshiligi ustunlik qiladi va ko'p-o'tish konstruktsiyalari juda foydali bo'ladi. Agar qobiqning{6}}yonidagi suyuqlik past koeffitsientli sovutish suvi bo'lsa, faqat trubka tomonini yaxshilash umumiy yaxshilanishga olib kelmasligi mumkin.
Dizayn misoli: O'tishlar sonini tanlash
Nikel qoplamali vannani qobiq tomonida bug' yordamida 55 darajadan 60 darajagacha qizdiradigan PTFE issiqlik almashtirgichini ko'rib chiqing. Kerakli issiqlik quvvati 100 kVt. Mavjud sirkulyatsiya pompasi almashtirgich orqali 30 m³ / soat hammom suyuqligini ta'minlaydi. 6 mm ID li 200 trubadan-bir martalik oʻtishning dastlabki dizayni trubaning yon tezligini 0,5 m/s, bosimning 0,3 bar pasayishini va 200 Vt/m²·K hisoblangan umumiy issiqlik uzatish koeffitsientini (U) beradi. Kerakli maydon 12 m².
2-o'tishli dizaynga o'tish (har bir o'tishda 100 trubka) bilan tezlik ikki baravar oshib, 1,0 m/s ga etadi. Naycha{9}}yon koeffitsienti taxminan 40% ga oshib, U ni 260 Vt/m²·K ga oshiradi. Kerakli maydon 9,2 m² ga tushadi (kichikroq, arzonroq almashtirgich). Bosimning pasayishi taxminan 1,2 barga ko'tariladi, bu hali ham nasosning imkoniyatlari ichida. 2-pasli dizayn aniq ustundir.
Agar 4 o'tishli dizayn hisobga olinsa (har bir o'tish uchun 50 trubka), tezlik 2,0 m / s ga etadi va U taxminan 300 Vt / m²·K ga oshadi. Kerakli maydon 8 m² ga tushadi. Shu bilan birga, bosimning pasayishi taxminan 5 barga ko'tariladi, bu nasosning boshidan oshib ketishi yoki ortiqcha energiya sarfiga olib kelishi mumkin. LMTD tuzatish koeffitsienti 0,93 ga tushib, haqiqiy harakatlantiruvchi kuchni biroz pasaytiradi. Bunday holda, 2-pasli dizayn eng yaxshi muvozanatni taklif qiladi.
Xulosa
PTFE issiqlik almashtirgichdagi quvurlarning optimal o'tish soni mavjud bosimning pasayishiga va past o'tkazuvchanlik PTFE quvurlarida issiqlik uzatishni kuchaytirish zarurligiga bog'liq. Yagona{2}}o'tishli dizaynlar bosimning pasayishini minimallashtiradi va to'liq qarshi oqim LMTDni ushlab turadi, bu ularni gazlar yoki nasos quvvati cheklangan tizimlar uchun mos qiladi. Ko'p o'tishli dizaynlar (odatda 2{7}}o'tish yoki 4-o'tish) quvur tomonidagi tezlikni oshiradi, bu esa yuqori bosim tushishi va LMTDni biroz qisqartirish hisobiga issiqlik uzatish koeffitsientini oshiradi. Ko'pgina suyuq sirtni pardozlash ilovalari uchun ikki bosqichli dizayn samarali murosani ta'minlaydi va ortiqcha nasos talablarisiz sezilarli samaradorlikni ta'minlaydi.
Termal{0}}gidravlik optimallashtirish PTFE issiqlik almashtirgich dizaynining standart qismidir. To'g'ri o'tishlar soni bosimning pasayishi cheklovlari bilan issiqlik uzatishni kuchaytirishni muvozanatlash, shuningdek, quvur tebranishini oldini olish uchun PTFE tezligi chegaralariga rioya qilish orqali aniqlanadi. To'g'ri belgilangan bo'lsa, tanlangan o'tish tartibi almashtirgichning xizmat muddati davomida o'z vazifasini ishonchli va samarali bajarishini ta'minlaydi.
