Jarayon shartlari kamdan-kam hollarda bitta dizayn nuqtasida o'rnatiladi. Oziqlantirish harorati fasllar bilan o'zgarib turadi, oqim tezligi ishlab chiqarish talabiga qarab o'zgaradi va suyuqlik tarkibi partiyadan partiyaga farq qilishi mumkin. Issiqlik almashtirgich bu butun diapazonda ishlashi kerak. ning rolini tushunishjarayonning o'zgaruvchanligi dizayn marjasi PTFE almashtirgicho'lchamlari bir nechta parametrlar bir vaqtning o'zida ularning nominal qiymatlaridan chetga chiqqanda ham uskunaning kerakli issiqlik o'tkazuvchanligini ta'minlashini ta'minlaydi.
Nima uchun jarayonning o'zgaruvchanligi dizayn chegarasini talab qiladi
Yagona dizayn shartlariga -ma'lum bir oqim tezligi, kirish harorati va suyuqlik tarkibiga- to'liq mos keladigan issiqlik almashtirgich, bu parametrlardan birontasi noqulay yo'nalishda o'zgarganda o'z vazifasini bajara olmaydi. Nominal talabdan tashqari ortiqcha issiqlik uzatish maydoni sifatida ifodalangan dizayn chegarasi jarayonning o'zgarishiga qarshi tampon vazifasini bajaradi. Bu chegara oddiy-oʻrtacha yoki eng ehtimoliy holatni emas, balki jarayon oʻzgaruvchilarining eng yomon holatlar kombinatsiyasini ham qamrab olishi kerak.
Masalan, texnologik oqimni sovutish suvi bilan sovutish uchun ishlatiladigan PTFE issiqlik almashtirgichini ko'rib chiqing. Eng yomon termal yuk-sovutuvchi suvning kirish harorati yozgi maksimal darajaga (log'dagi o'rtacha harorat farqini kamaytirish) va texnologik oqim tezligi eng yuqori (kerakli issiqlik to'lovini oshirish) bo'lganda yuzaga keladi. Agar almashtirgich faqat sovutish suvining o'rtacha harorati va o'rtacha oqimi uchun o'rnatilgan bo'lsa, u eng yuqori yoz oylarida yoki yuqori -talab davrlarida past ishlaydi.
Kuchli dizayn to'liq operatsion oynani hisobga oladi. Asosiy oʻzgaruvchilar diapazonidagi har qanday noaniqlik-oqim tezligi, kirish harorati, chiqish harorati talablari yoki suyuqlik xususiyatlari-qoʻshimcha maydon bilan qamrab olinishi kerak.
Marja talablariga ta'sir qiluvchi asosiy jarayon o'zgaruvchilari
Quyidagi jarayon parametrlari ko'pgina sanoat ilovalarida o'zgaruvchanlikni ko'rsatadi. Har bir parametr o'zining ekstremal holatiga o'tkazilganda, kerakli issiqlik uzatish maydonini oshirishi mumkin.
Oqim tezligining o'zgaruvchanligi
Jarayonning oqim tezligi ko'pincha ishlab chiqarishni rejalashtirish, nasosning eskirishi yoki yuqori oqimdagi tebranishlar tufayli o'zgaradi. Yuqori oqim tezligi issiqlik yukini oshiradi (vaqt birligida isitish yoki sovutish uchun ko'proq massa) va shuningdek, suyuqlik tomonidagi issiqlik uzatish koeffitsientiga ta'sir qiladi. PTFE issiqlik almashtirgichdagi truba{2}} yon oqimi uchun yuqori oqim tezligi plyonka koeffitsientini yaxshilaydi, bu esa oshirilgan yukni qisman qoplaydi. Biroq, aniq ta'sir deyarli har doim ortib borayotgan hudud talabidir. Aksincha, pastroq oqim tezligi vazifani pasaytiradi, lekin juda past koeffitsientlar bilan yomon taqsimot yoki laminar oqimga olib kelishi mumkin.
Dizayn chegarasi, agar sovutish majburiy bo'lsa, kutilgan maksimal oqim tezligini yoki past oqim issiqlik o'tkazuvchanligiga olib keladigan yopishqoq suyuqlikni isitish bo'lsa, kutilayotgan minimal oqim tezligini qoplashi kerak. Eng yomon{1}}holatlar kombinatsiyasi muayyan jarayonga bog'liq.
Kirish haroratining o'zgaruvchanligi
Suyuqlikning almashtirgichga kirish harorati kamdan-kam hollarda doimiy bo'ladi. Atrof-muhit haroratining mavsumiy o'zgarishi sovutish suvi yoki havo{1}}sovutish tizimlariga ta'sir qiladi. Yuqori oqim jarayonlarining buzilishi suyuqliklarni nominaldan uzoqroq haroratlarda etkazib berishi mumkin. Yuqori issiq{4}}yon kirish harorati issiqlik yukini va log o'rtacha harorat farqini (LMTD) oshiradi, lekin kerakli maydonga aniq ta'sir monotonik emas. Sovutish vazifasi uchun yuqoriroq issiq{6}}yondan kirish harorati talab qilinadigan maydonni oshiradi. Isitish burchi uchun, sovuq{8}}yondan pastroq kirish harorati (masalan, qishki bo'yanish suvi) talab qilinadigan maydonni oshiradi.
Dizayn chegarasi uskunaning ishlash muddati davomida kutilgan eng ekstremal kirish haroratiga bardosh berish uchun etarli bo'lishi kerak. Tarixiy ma'lumotlar yoki mavsumiy prognozlar ushbu tanlovni boshqarishi kerak.
Tarkibi va suyuqlik xususiyatlarining o'zgaruvchanligi
Partiya jarayonlari ko'pincha suyuqlik tarkibini o'zgartirishni o'z ichiga oladi. Erituvchi boshqa erituvchi bilan almashtirilishi mumkin yoki reaksiya aralashmasi qattiq moddalar yoki erigan turlarning turli konsentratsiyasiga ega bo'lishi mumkin. Yopishqoqlik, issiqlik o'tkazuvchanligi, o'ziga xos issiqlik va zichlik kabi suyuqlik xususiyatlari issiqlik uzatish koeffitsientiga va talab qilinadigan vazifaga bevosita ta'sir qiladi.
PTFE issiqlik almashinuvchilari uchun yopishqoq bo'lmagan sirt{0}}kompozitsiyaning ko'plab o'zgarishlarini kechiradi, lekin termal unumdorlik baribir aniq xususiyat qiymatlariga bog'liq. Agar kompozitsiyaning o'zgaruvchanligi yuqori va yomon aniqlangan bo'lsa, kattaroq chegara (masalan, 30% ortiqcha maydon) oqilona bo'ladi. Agar jarayon qat'iy nazorat qilinsa, faqat kichik tarkib o'zgarishlari bilan, kichikroq marj (10%) etarli bo'ladi.
O'zgaruvchanlikni miqdoriy aniqlash va kerakli marjani aniqlash
Jarayonning o'zgaruvchanligini kiritishga tizimli yondashuv uchta bosqichni o'z ichiga oladi: har bir o'zgaruvchining diapazonini aniqlash, eng yomon{0}}holatlar kombinatsiyasini baholash va zarur bo'lgan ortiqcha maydonni hisoblash.
1-qadam: Operatsion oynasini aniqlang
To'liq kutilgan diapazon har bir asosiy parametr uchun belgilanadi:
Minimal va maksimal oqim tezligi
Minimal va maksimal kirish harorati (ham jarayon, ham foydali tomonlar)
Minimal va maksimal chiqish harorati talablari
Tarkibi o'zgarishiga mos keladigan suyuqlik xususiyatlarining diapazoni (yopishqoqlik, solishtirma issiqlik, issiqlik o'tkazuvchanligi).
2-qadam: Eng yomon{1}}vaziyatni aniqlang
Barcha ekstremal kombinatsiyalar jismoniy jihatdan real emas. Masalan, jarayon dinamikasi bilan bog'liq bo'lmasa, jarayonning maksimal oqimi kamdan-kam hollarda jarayonning maksimal kirish haroratiga to'g'ri keladi. Dizaynning o'zgarishlarga sezgirligini tahlil qilish qaysi kombinatsiyalar eng yuqori talab qilinadigan issiqlik uzatish maydonini ishlab chiqarishini ko'rsatadi. Standart amaliyot dizayn holatini (odatda 100% nominal yuk) va mumkin bo'lgan ekstremal sharoitlarni ifodalovchi operatsion holatlar to'plamini aniqlashni o'z ichiga oladi. Cheklovchi shartni topish uchun holatlarning to'liq to'plami baholanadi.
Sovutishda ishlatiladigan PTFE issiqlik almashtirgich uchun eng yomon holat bo'lishi mumkin:
Jarayonning maksimal tezligi
Jarayonning maksimal kirish harorati
Minimal sovutish suvi oqimi tezligi (o'zgaruvchan bo'lsa)
Maksimal sovutish suvi kirish harorati (yozgi holat)
Isitish to'lovi uchun eng yomon holat bo'lishi mumkin:
Maksimal talab qilinadigan harorat ko'tarilishi
Minimal bug 'bosimi (yoki minimal issiq suv harorati)
Minimal texnologik oqim tezligi (agar oqimning yomon taqsimlanishi tashvish tug'dirsa)
3-qadam: Eng yomon holat uchun kerakli maydonni hisoblang
Tegishli issiqlik uzatish korrelyatsiyalari va ruxsat etilgan bosim pasayishlari yordamida eng yomon{0}}holat uchun kerakli toza maydon hisoblanadi. Bu maydon nominal holat emas, balki o'lchamlar uchun asos bo'ladi. Nominal holatga nisbatan dizayn chegarasi oddiygina (eng yomon- ish maydoni / nominal maydon - 1) × 100%. Eng yomon{7}}xolat maydoni 12,5 m² va nominal maydoni 10 m² bo'lsa, talab qilinadigan marja 25% ni tashkil qiladi.
4-qadam: Miqdori bo'lmagan o'zgaruvchanlik uchun favqulodda holat qo'shing
Ehtiyotkorlik bilan tahlil qilingan taqdirda ham, ba'zi o'zgaruvchanlik o'lchovsiz yoki kutilmagan bo'lib qoladi. Eng yomon holat hisoblangan maydondan 5–10% yuqori boʻlgan shartlilik-koʻpincha yakuniy dizayn chegarasi sifatida qoʻshiladi. Bu o'lchov xatolarini, kelajakdagi jarayon o'zgarishlarini va ishlab chiqarish tolerantliklarini qamrab oladi.
PTFE-Jarayonlarning oʻzgaruvchanligi uchun oʻziga xos mulohazalar
PTFE issiqlik almashinuvchilari jarayonning o'zgaruvchanligi bilan shug'ullanishda ba'zi noyob afzalliklarni taklif qiladi. Materialning ajoyib kimyoviy qarshiligi suyuqlik tarkibidagi kutilmagan o'zgarishlar kamdan-kam hollarda korroziyaga yoki materialning buzilishiga olib kelishini anglatadi. Ushbu bardoshlik PTFE almashtirgichga metall blokni yo'q qiladigan jarayonning buzilishidan omon qolishga imkon beradi. Biroq, termal ishlash hali ham suyuqlik xususiyatlariga bog'liq. Tarkibi o'zgarishi sababli viskozitenin keskin o'sishi issiqlik uzatish koeffitsientini keskin kamaytirishi mumkin, dizayn chegarasi bunday imkoniyatlarni hisobga olishni talab qiladi.
Bundan tashqari, PTFE ning past issiqlik o'tkazuvchanligi (taxminan 0,25 Vt / m · K) quvur devorining qarshiligi metall almashtirgichlarga qaraganda muhimroq ekanligini anglatadi. Suyuqlik xususiyatlari o'zgarganda, devor qarshiligining nisbiy hissasi o'zgaradi, bu esa umumiy U{2}}qiymatini ifloslanishga nisbatan kamroq sezgir qiladi, lekin plyonka koeffitsienti o'zgarishiga hali ham sezgir. Bu xususiyat metall almashtirgichga nisbatan oqim tezligining o'zgaruvchanligi uchun zarur bo'lgan chegarani kamaytirishi mumkin, chunki devor qarshiligi umumiy qarshilikda ustunlik qiladi.
Misol: Jarayonning o'zgaruvchanligiga asoslangan marjani tanlash
| Jarayonning o'zgaruvchanlik darajasi | Oddiy chegara oralig'i | Misol ariza |
|---|---|---|
| Qattiq boshqariladigan (masalan, bitta mahsulot, doimiy oqimlar, barqaror haroratlar) | 10–15% | Toza erituvchini qayta ishlash, tozalangan suvni isitish |
| O'rtacha o'zgaruvchanlik (masalan, mavsumiy harorat o'zgarishi, oddiy oqim o'zgarishi) | 15–25% | Sovutish minorasining suv tomoni, o'zgaruvchan ishlab chiqarish liniyalari |
| Yuqori o'zgaruvchanlik (masalan, bir nechta mahsulotlar, partiya tarkibi o'zgarishi, noto'g'ri aniqlangan ekstremallar) | 25–40% | Ko'p maqsadli kimyoviy reaktorlar, noma'lum ifloslanish bilan chiqindi issiqlikni qayta tiklash |
Sezuvchanlik tahlili faqat asosiy qoidalarga tayanmasdan amalga oshirilishi kerak. Marjani qo'shish xarajatlarni oshiradi, lekin operatsion moslashuvchanlikni ta'minlaydi. Yuqori o'zgaruvchanlik uchun etarli chegaraga ega bo'lmagan o'lchamdagi almashtirgich ishlab chiqarishni cheklaydi yoki chetlab o'tishni o'zgartirishni talab qiladi.
Xulosa
Jarayonning o'zgaruvchanligini miqdoriy baholash va eng yomon vaziyatni loyihalash - umumiy qoidani qo'llashdan ko'ra qat'iyroq yondashuv{0}}barmoq chegarasi-. PTFE issiqlik almashinuvchisi uchun dizayn chegarasi oqim tezligi, kirish harorati va suyuqlik tarkibining noqulay kombinatsiyalariga mos kelishi kerak. To'liq ishlaydigan oynaning tizimli tahlili cheklash shartini aniqlaydi va bu holat uchun kerakli maydon hisoblanadi. Keyin o'lchovsiz o'zgaruvchanlik uchun kutilmaganlik qo'shiladi. Yaxshi jarayon ma'lumotlari termal dizaynda bebahodir; busiz, marjani konservativ tarzda oshirish kerak. O'zgaruvchanlikni aniq hisobga olgan holda, almashtirgich kapitalni isrof qiladigan haddan tashqari haddan tashqari o'lchamlarsiz barcha kutilgan jarayon sharoitlarida o'z majburiyatlarini ishonchli bajaradi.
