Kuinka valita oikea määrä välilevyjä PTFE-vaihtimelle, jossa on pieni kuori{0}}sivuvirtaus?

Kuuma syövyttävä tuotevirta pääsee jäähdyttämään vain vaatimattomalla jäähdytysveden virralla. Tyypillisessä vaippa- ja putkenvaihtimessa tämä alhainen vaipan sivuvirtaus kelluisi laiskasti erillään olevien ohjauslevyjen poikki aiheuttaen pysähtyneitä vyöhykkeitä ja huonon lämmönsiirron. Siksi ohjauslevyn rakenne on säädettävä tarkasti, jotta saadaan kaikki käytettävissä olevat lämpötehoyksiköt tästä rajoitetusta virtauksesta.

Alhaisen virtauksen PTFE-vaihtimen suunnittelussa esiintyvien ohjauslevyjen tekninen ongelma on erityisen tarkka tasapaino painehäviön ja lämmönsiirron välillä. Liian monta ohjauslevyä saattaa tukahduttaa virtauksen ja ylikuormittaa pienen kiertovesipumpun. Liian pieni määrä voi tehdä vaihtimen hydraulisesti hiljaiseksi, mutta termisesti tehottoman.

Miksi välilevyt ovat tärkeitä PTFE-lämmönvaihtimissa
Ohjauslevyt palvelevat lukuisia tärkeitä tehtäviä vaipan ja putkenvaihtimen sisällä:

Virtauksen ohjaus putkinipun yli kuoren puolella

Tehostettu turbulenssi ja lämmönsiirto

Joustava PTFE-putkituki

Kuolleiden virtausten alueiden vähentäminen

Putken tärinän välttäminen

PTFE-vaihtimissa ohjauslevyjen suunnittelu on paljon tärkeämpää, koska PTFE-putket ovat mekaanisesti joustavia metalliputkiin verrattuna. Oikea tukiväli auttaa säilyttämään nipun geometrian ja hallitsemaan nesteen virtauskäyttäytymistä.

Alhaisissa virtausolosuhteissa vaihtimen hyötysuhde on melko herkkä ohjauslevyn etäisyydelle ja sijoittelulle.

Perinteinen segmenttikompromissi
Useimmat perinteiset vaippa- ja putkivaihtimet käyttävät segmenttilevyjä. Nämä viipaloidut levyt saavat osittain kuoren puoleisen nesteen kulkemaan putkinipun läpi siksak-tavalla, usein.

Tämä rakenne johtaa suureen{0}}virtausnopeuteen ja lisää turbulenssia.

Välilevyt tiiviisti
Kun useita ohjauslevyjä on asetettu pienellä etäisyydellä:

Kuoren sivunopeuden kasvu

Lämmönsiirtokerroin kasvaa

Lämpösuorituskyvyn parannuksia

Voisi parantaa likaantumiskestävyyttä

Nestettä kiihdytetään ja käännetään toistuvasti nipun läpi, mikä saa aikaan voimakkaamman sekoittumisen putkien ympärillä.

Mutta tällä on hintansa.

Painehäviö nousee nopeasti
Vaipan puolella lähekkäin sijoitettujen ohjauslevyjen käyttö lisää hydraulista vastusta alhaisilla kokonaisvirtausnopeuksilla.

Tulos voi sisältää:

Korkea paineen lasku.

Pienempi yleiskierto

Pumpun ylikuormitus

Flow-nälkä

Epävakaat toiminnot

Vakavissa olosuhteissa mukana toimitettu pumpun pää ei välttämättä riitä ylläpitämään mielekästä kuoren{0}}puolista kiertoa.

Ongelma, jossa ei ole tarpeeksi hämmennystä
Kun ohjauslevyjä on vähemmän, vastus on pienempi ja neste virtaa helpommin vaipan läpi.

Tämä menetelmä vähentää:

Paineen menetys

Vaatimukset pumppaamiseen

Virtauksen rajoitus

Valitettavasti lämpöteho yleensä heikkenee samanaikaisesti.

Laminaarivirtaus alhaisella nopeudella
Jos ohjauslevyt ovat laajalle levinneitä, nopeus vaipan puolella voi olla hyvin alhainen. Tällaisessa tapauksessa virtaus voi yleensä olla pääosin laminaarista eikä turbulenttia poikkivirtauksessa.

Nyt tapahtuu seuraavaa:

Alhaiset lämmönsiirtokertoimet

Terminen kerrostuminen

Kuolleet alueet

Kiinteiden aineiden laskeutuminen

Kasvata{0}}likaa

Sen sijaan neste voi mutkitella hitaasti avoimien alueiden läpi sekoittumatta vain vähän sen sijaan, että se lakaisisi tehokkaasti läpi nipun.

Nämä kiinteät vyöhykkeet voivat olla erityisen hankalia syövyttävien tai kiinteiden aineiden{0}}kuljetuksissa.

Miksi matalavirtaus{0}}PTFE-vaihtimia on käsiteltävä eri tavalla?
Koska PTFE-putket ovat joustavia, ohjauslevyjärjestelyt voidaan räätälöidä paremmin kuin kovien metallisten putkinippujen kanssa.

PTFE-niput voidaan koota:

CustomSpacerin geometriat

Säädettävä välilevyjen väli

Epätyypilliset{0}}tukijärjestelyt

Virtauspolkujen spiraali

Tämä monipuolisuus tekee erilaisista ohjauslevykonsepteista erittäin mielenkiintoisia pienivirtaussovelluksissa.

Helical Baffles – nykyaikainen ratkaisu
Kierteinen ohjauslevyrakenne on uusi vaihtoehto tyypillisille segmenttilevyille.

Sen sijaan, että ne pakottaisivat nestettä terävien siksak{0}}virtauskuvioiden kautta, kierteiset ohjauslevyt ohjaavat kuoren-sivuvirtaa jatkuvaa spiraalireittiä pitkin vaihtimen läpi.

Kierteiset ohjauslevyt ottavat heikon, mutkittelevan virran ja muuttavat sen miellyttäväksi, keskittyneeksi spiraaliksi.

Kuinka Helical Flow parantaa suorituskykyä
Tällä spiraaliliikkeellä on lukuisia merkittäviä etuja:

Tasaisempi nopeus kuoren puolella

Vähemmän staattisia alueita

Hydraulivirtaus helpottuu

Pienempi painehäviö

Parempi lämmönjako

Neste virtaa jatkuvasti nippua pitkin tulppa{0}}virtaus-maisesti ilman kiihtyvyyttä ja hidastamista.

Tämä johtaa rajoitetun virtausenergian tehokkaampaan hyödyntämiseen.

Helix Angle ja miksi sillä on merkitystä
Kierteisen ohjauslevyn vaihtimen suorituskyky on melko herkkä helix-kulmalle.

Tyypilliset helix-kulmat ovat seuraavat:

15 astetta

25 astetta

35 astetta

Jopa 45 astetta

Pienennetyt helix-kulmat
Pitkä-jakoheliksi pienemmällä kulmalla tuottaa:

Tasaisempi virtauksen ohjaus

Alennettu painehäviö

Pidemmät virtausreitit

Kohtalainen virtausnopeus risti

Tämä järjestely on yleensä edullinen pienivirtauksisille PTFE-vaihtimille.

Suuremmat Helix-kulmat
Suuremmat kierukkakulmat (jyrkemmät):

Ristivirtauksen intensiteetti

Paikallinen turbulenssi.

Lämmönsiirtokerroin

Mutta myös paineen lasku kasvaa samassa suhteessa.

Siksi optimaalinen kulma on kompromissi lämpötyökuorman ja käytettävissä olevan pumppauskapasiteetin välillä.

Segmentti- ja kierrelevymallien vertailu
Toiminnan vaihtelut näkyvät paremmin, kun näitä kahta lähestymistapaa verrataan suoraan.

Ominaisuus Segmentaaliset ohjauslevyt Ohjainlevyt, kierteiset
Virtauskuvio Cross{0}}flow siksakSpiraali, jatkuva
Painehäviö Suurempi Pienempi
Kuolleita alueita on vähennetty
Matala virtausteho Parempi Usein Heikko
Likaantumistaipumus Keskitasoisesta korkeaan Matala
Nopeusjakauman epätasainen Tasaisempi
Kierteinen järjestely on parempi kompromissi hydraulisen ja termisen suorituskyvyn välillä vakauden kannalta monissa matalavirtauspalveluissa.

Suunnittelunäkökohdat – Käytännöllistä
paljon ohjauslevyjä matalavirtaus PTFE-vaihtimen kokoonpano määritettäessä on monia näkökohtia.

Pumpun pää myytävänä
Suurin hyväksyttävä ohjauslevyn vastus on rajoitettu kiertojärjestelmän kuoren puolen paineen ansiosta.

Likaantumismahdollisuus
Rakenteet, jotka minimoivat paikallaan olevat vyöhykkeet, ovat toivottavia kiinteitä aineita sisältäville tai kiteytyville nesteille.

Lämpökäytön tekniset tiedot
Suuremmat tarvittavat lämmönsiirtonopeudet voivat edellyttää tiukempaa virtauksen ohjausta.

PTFE-putken pidike
PTFE-putket ovat kuitenkin joustavia ja tuen välin tulee silti olla riittävän hyvä estämään liiallinen taipuma tai tärinä.

Pääsy huoltoon
Vähemmän monimutkaiset ja avoimemmat ohjauslevykokoonpanot voisivat tarjota paremman pääsyn puhdistukseen likaantumisalttiissa{0}}sovelluksissa.

Kun vakiomallit eivät toimi
Vakiovaippa- ja putkijärjestelyt on yleensä suunniteltu kohtalaisille tai suurille kuoren{0}}sivuvirtauksille. Nämä samanlaiset geometriat voivat toimia huonosti heikon kiertoolosuhteissa.

Tyypillisiä epäonnistumisen oireita ovat:

Riittämätön jäähdytysteho

Korkeat ulostulolämpötilat

Ylipaineen vähennys

Kiinteä talletus

Virtauksen jakautumisen epähomogeenisuus

Optimoidun sisäisen virtauksen hallinnan etu on huomattavasti suurempi matalavirtaus{0}}PTFE-järjestelmissä.

Yhteenveto
Alhaisen vaipan sivuvirtauksen sovelluksissa ohjauslevyjen oikea valinta tulee yhdeksi tärkeimmistä näkökohdista määritettäessä PTFE-vaihtimen suorituskykyä. Perinteiset segmenttilevyt edustavat kovaa kompromissia: tiiviisti sijoitetut ohjauslevyt antavat hyvän lämmönsiirron, mutta suuren painehäviön, kun taas laajat välilevyt minimoivat vastuksen, mutta sallivat heikot, huonosti sekoittuneet virtauskuviot.

Kierteiset ohjauslevyt ovat tasapainoisempi vaihtoehto, sillä ne ohjaavat kuoren-puoleista nestettä lempeää spiraalireittiä pitkin, joka ylläpitää nopeutta, mutta vähentää hydraulisia häviöitä ja pysähtymisvyöhykkeitä. Monissa matalan -virtauksen sovelluksissa pitkän-välin kierrejärjestely tarjoaa paremman yleisen suorituskyvyn verrattuna perinteisiin segmentteihin.

Tukivälin joustavuus ja PTFE-putkinippujen sisäinen geometria mahdollistavat näiden vaihtimien säätämisen vaikeisiin matalavirtauspalveluihin, joissa perinteiset mallit epäonnistuvat.

Lämpöjärjestelmän suunnittelussa tehokkain vaihtoehto ei aina ole se, joka työntää nestettä eniten. Joskus hienoin suoritus on pehmeästi ja jatkuvasti työntää virtausta siihen suuntaan, johon se haluaa mennä.