Kuidas mõjutab turbulaatori sisestuse geomeetria PTFE soojusvaheti torude soojuslikku jõudlust?
Jäta sõnum
Sileda PTFE toru sisemine soojusülekanne on laminaarse voolu kalduvuse tõttu halb. Kuid kujuga seadme, turbulaatori sisestamine torusse võib voolumustrit drastiliselt mõjutada, suurendades turbulentsi ja soojusülekandetegurit. Turbulaatori sisestuse geomeetria on soojusvahetusprotsessi edukuse oluline tegur ning mõjutab nii soojuslikku jõudlust kui ka rõhulangust.
Turbulaatori sisestuste tüüpilised vormid
PTFE-soojusvahetites kasutatakse torupoolse turbulentsi suurendamiseks ja soojusülekande parandamiseks sageli mitut tüüpi turbulaatoreid. Kolm kõige levinumat kasutatavat geomeetriat on keerdlindid, traadirullid ja lohutatud või gofreeritud sisetükid.
Lindid lahti rebitud
Keeratud teibid on spiraalsed materjaliribad, mis asetatakse toru sisse, et kutsuda esile keerisevool, mis juhib vedelikku toru seinte poole. See geomeetria lõhub oluliselt laminaarset voolu, mis soodustab turbulentsi ja suurendab soojusülekandetegurit. Üks tõhusamaid ja praktikas kasutatavamaid turbulaatorite konstruktsioone soojusülekande suurendamiseks PTFE-soojusvahetites on keeratud lint. Nende tekitatav keerisevool suurendab vedeliku segunemist, mis viib soojuse suuremale jaotumisele toru pinnal.
Traadi mähis
Teine levinud viis turbulentsi suurendamiseks PTFE-torudes on vedrude{0}}nagu sisetükkide või traadipoolide kasutamine. Kui vedelik läbib toru, käivitavad need mähised piirkihi. Kaootiline liikumine katkestab laminaarse voolu. Traadipoolid panevad vedeliku ebakorrapäraselt liikuma, suurendades seeläbi soojusülekande kiirust. Huvitav on märkida, et traadipoolid suurendavad tasakaalustatult turbulentsi, tekitamata vooluvoolule palju takistusi.
Dimped või gofreeritud vahetükk
Dimped või gofreeritud vahetükid tekitavad vooluvoolus väikseid lokaalseid keeriseid. Need keerised tekitavad vedeliku voolus turbulentsi läbi sisestuspinna, suurendades seega soojusülekandetegurit. Lohkudega sisetükid on vähem invasiivsed kui keerdlindid või traadirullid, kuid need on eriti kasulikud rakendustes, kus on oluline säilitada madal rõhulang. Praktikas kasutatakse sageli süvend- või gofreeritud sisetükkidega süsteeme, kus soovitakse mõõdukat soojusülekande suurendamist, millel on minimaalne mõju pumpamisvõimsusele.
Performance Trade{0}}Off soojusülekanne versus rõhulangus
Iga turbulaatori sisendi geomeetria suurendab toru{0}}poolset Nusselti numbrit, mis on mõõtmeteta suurus, mis mõõdab soojusülekande jõudlust. Kuid need geomeetriad põhjustavad soojusvaheti rõhulanguse suurenemist, mis võib kaasa aidata pumpamiskulude suurenemisele. Turbulaatori sisendi kuju parima valiku määrab kompromiss soojusülekande suurenemise ja lubatud rõhulanguse vahel.
Üldjuhul keerutatud teibid suurendavad suurimat soojusülekannet, kuid suurendavad oluliselt ka rõhukadu. Traadipoolid pakuvad kesktee soojusülekande ja rõhulanguse ning seega jõudluse ja energiatõhususe osas. Dimped vahetükid tagavad väikseima rõhulanguse, kuid parema soojusülekande paranemise võrreldes kahe teise alternatiiviga.
Optimaalse turbulaatori sisendi valik sõltub teostatavast soojusülekande ülesandest ja süsteemis lubatud pumpamisvõimsusest. Suure voolukiirusega süsteemides või siis, kui energiatarbimine on esmatähtis, sobib ideaalselt mõõdukam turbulaatori konstruktsioon, näiteks traadipoolid või lohud.
Turbulaatoritüüpide võrdlustabel
Turbulaatori tüübi mõju rõhu langusele soojusülekande parandamisel
Keerutatud teibid Kõrge Kõrge Traadipoolid Mõõdukas Mõõdukas
Dimped lisad Keskmiselt madal Järeldus
Turbulaatorid on kulutõhus ja praktiline uuendus PTFE-soojusvaheti torude termilise jõudluse parandamiseks. Need sisestused suurendavad soojusülekande kiirust, suurendades turbulentsi toru{1}}poolsel küljel. See on eriti kasulik madala soojusjuhtivusega materjalide puhul, nagu PTFE. Turbulaatori sisestuse geomeetria tuleb hoolikalt valida, et saavutada soovitud soojusülekande paranemine, hoides samal ajal rõhulangust vastuvõetavas vahemikus. Soojusülekande parandamine on jätkuvalt oluline termilise töötlemise innovatsiooni valdkond. Uudsete turbulaatorite konstruktsioonide ja materjalide väljatöötamine toob tõenäoliselt kaasa veelgi suurema jõudluse.
