Kuidas konstrueerida PTFE-soojusvahetit väga väikese toru{0}}külgvooluhulga jaoks?

Teatud toimingute puhul tarnitakse ainult väike vool söövitavat vedelikku, mis vajab kuumutamist või jahutamist. Tüüpilises PTFE-soojusvahetis põhjustab see madal vooluhulk toru halva külgmise kiiruse, laminaarse voolu ja ebapiisava soojusülekande. Nõrk peab olema spetsiaalselt ehitatud selle lahendamiseks." Madala torupoolse vooluga PTFE-soojusvaheti konstruktsiooni peamine probleem ei ole mitte ainult soojusvõimsus, vaid ka piisav kiirus, et säilitada head soojustõhusust.

Põhiprobleem: madala läbilaskvusega laminaarvoog
Laminaarse voolu tingimustes muutub soojusülekanne torudes ebaefektiivseks. Selles režiimis liigub vedelik laminaarsetes, kihilistes vooges vähese sisemise segunemisega. Soojus peab voolama peamiselt juhtivuse kaudu läbi nende kihtide, mis on aeglane ja ebaefektiivne.

Peamine disainieesmärk on juhtida voogu ülemineku- või turbulentse käitumise suunas. Tavaliselt tuleb seda hoida minimaalsel kiirusel, sageli üle 1 m/s, sõltuvalt vedeliku parameetritest. Seda kiirust on väikese koguvoolu korral raske saavutada, välja arvatud juhul, kui vooluala on kunstlikult piiratud.

Seetõttu on toru{0}}küljegeomeetria peamine disainihoob.

Kiiruse suurendamine vooluala vähendamise tõttu
Väiksema läbimõõduga torude lahus otse
Üks parimaid viise selleks on toru sisediameetri vähendamine. Antud mahulise voolukiiruse korral suurendab vooluala vähendamine otseselt kiirust. Efektiivne kiirus kahekordistub, kui vooluala lõigatakse pooleks.

Müügil on standardsed PTFE torud siseläbimõõduga 4, 6, 8 ja 10 mm. Väga madalate voolukiiruste korral võib väiksema läbimõõdu valimine (näiteks 8 mm asemel 4 mm) soojuslikku jõudlust oluliselt suurendada, suurendades toru külgmise kiirust.

See meetod aitab otseselt väikese torupoolse vooluga PTFE soojusvahetite projekteerimisel, kui hüdraulilised piirangud reguleerivad jõudlust.

Kuid väikestel torudel on oma probleemid. Keerulisem valmistamine. Rõhukadu suureneb järsult. Saastumise või ummistumise oht suureneb, eriti osakesi või sadet sisaldavate vedelike puhul.

Mitmik{0}}pääsme konfiguratsioon kiirendamiseks
Voolu sundimine läbi vähemaktiivsete torude
Alternatiivne või täiendav lähenemisviis on mitme läbipääsuga toru-poolsed seadistused. 2- või 4-käigulises soojusvahetis suunatakse kogu vool läbi torukimbu alamhulkade järk-järgult, mitte ei jaotata korraga üle kõigi torude.

See minimeerib tõhusalt aktiivse vooluala igal läbimisel ja suurendab kiirust igas segmendis. Kogu soojusvaheti võimsus jääb muutumatuks, kuid sisevoolu kontsentratsiooni parandamine parandab soojuslikku jõudlust.

Mitme käiguga{0}}seadistuses kasutatakse sageli jagatud päiseid, et suunata voolu igal läbimisel ümber nii, et vedelik voolaks enne soojusvahetist väljumist läbi piiratuma kanali.

Madala-voo disaini vahetus-
Kiirus, rõhulangus ja saastumise oht{0}}
Igal disainilahendusel on oma kompromissid, mida tuleb korralikult kaaluda.

Väiksema läbimõõduga torud suurendavad rõhulangust ja võivad tõenäolisemalt määrduda või ummistuda. See kehtib eriti PTFE-süsteemide kohta, mis käitlevad keemiliselt tugevaid või osakestega vedelikke.

Mitmekäigulised süsteemid suurendavad päiste hüdraulilist takistust ja võivad samuti vähendada termilist efektiivsust teatud temperatuurivahemikus. Voolujaotuse suurenenud keerukus võib põhjustada ka ebaühtlase toru koormuse, kui see pole piisavalt tasakaalustatud.

Üks oluline mõõdik, mida tuleb arvestada, on Reynoldsi arv. Reynoldsi arv annab praktilise juhise selle kohta, kas vool on endiselt laminaarne või liigub tõhusamate segamisrežiimide poole.

Väikese vooluhulga tingimuste kavandamine Praktilised juhised
Praktikas kasutatakse väga väikese toru{0}}poolse vooluhulga puhul disainivalikute tegemiseks tavaliselt lihtsaid lävesid. Voolukiiruste puhul < umbes 500 l/h arvestatakse tavaliselt:

Väiksemad toru läbimõõdud, et fokusseerida voolu ja suurendada kiirust

Mitmekäigu{0}}seadistus, et vähendada efektiivset vooluala ühe läbimise kohta

Segatehnikad, mis sisaldavad mõlemat taktikat tasakaalustatud soorituse saavutamiseks

Lõplik valik sõltub lubatud rõhulangusest, saastumise riskist ja PTFE torusüsteemidega seotud tootmispiirangutest.

Järeldused: kiirus, juhtiv disainimuutuja