จะเลือกจำนวนแผ่นกั้นที่ถูกต้องสำหรับตัวแลกเปลี่ยน PTFE ที่มีการไหลด้านข้างต่ำ-ได้อย่างไร

กระแสผลิตภัณฑ์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนร้อนสามารถเข้าถึงได้เพื่อระบายความร้อนด้วยน้ำหล่อเย็นเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ในตัวแลกเปลี่ยนเปลือกและท่อทั่วไป การไหลด้านข้างของเปลือกต่ำนี้จะลอยอย่างเกียจคร้านผ่านแผ่นกั้นที่มีระยะห่างกันมาก ทำให้เกิดโซนนิ่งและการถ่ายเทความร้อนไม่ดี ดังนั้นการออกแบบแผ่นกั้นจึงต้องปรับอย่างแม่นยำเพื่อให้ได้หน้าที่ระบายความร้อนทุกหน่วยที่มีอยู่จากการไหลที่จำกัดนี้

ปัญหาทางวิศวกรรมในการออกแบบตัวแลกเปลี่ยน PTFE ไหลต่ำของแผ่นกั้นคือความสมดุลที่แม่นยำระหว่างแรงดันตกคร่อมและการส่งผ่านความร้อน แผ่นกั้นมากเกินไปอาจทำให้การไหลล้นและทำให้ปั๊มหมุนเวียนขนาดเล็กโอเวอร์โหลด มีน้อยเกินไปอาจทำให้ตัวแลกเปลี่ยนเงียบแบบไฮดรอลิกแต่ไม่มีประสิทธิภาพทางความร้อน

เหตุใดแผ่นกั้นจึงมีความสำคัญในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE
แผ่นกั้นทำหน้าที่สำคัญมากมายภายในตัวแลกเปลี่ยนเปลือกและท่อ:

ไหลกำกับเหนือมัดท่อที่ด้านเปลือก

ความปั่นป่วนและการถ่ายเทความร้อนที่เพิ่มขึ้น

รองรับท่อ PTFE แบบยืดหยุ่น

การลดบริเวณ Dead Flow

หลีกเลี่ยงการสั่นสะเทือนของท่อ

ในตัวแลกเปลี่ยน PTFE การออกแบบแผ่นกั้นมีความสำคัญมากกว่ามาก เนื่องจากท่อ PTFE มีความยืดหยุ่นทางกลไกเมื่อเทียบกับท่อโลหะ ระยะห่างการรองรับที่เหมาะสมช่วยรักษารูปทรงของมัดและควบคุมพฤติกรรมการไหลของของไหล

ภายใต้สภาวะการไหลต่ำ ประสิทธิภาพของตัวแลกเปลี่ยนค่อนข้างไวต่อระยะห่างและโครงร่างของแผ่นกั้น

การประนีประนอมการแบ่งส่วน Baffle แบบดั้งเดิม
เครื่องแลกเปลี่ยนเปลือกและท่อแบบดั้งเดิมส่วนใหญ่ใช้แผ่นกั้นแบบแบ่งส่วน แผ่นที่หั่นบาง ๆ เหล่านี้บางส่วนทำให้ของเหลวด้านข้างเปลือกเคลื่อนที่ผ่านมัดท่อในลักษณะซิกแซกบ่อยครั้ง

การออกแบบนี้ส่งผลให้มีความเร็วการไหลข้าม-สูงและเพิ่มความปั่นป่วน

แผ่นกั้นมีระยะห่างกันอย่างใกล้ชิด
เมื่อติดตั้งแผ่นกั้นหลายแผ่นโดยมีระยะห่างน้อย:

เพิ่มความเร็วด้านเปลือก

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนเพิ่มขึ้น

การเพิ่มประสิทธิภาพการระบายความร้อน

สามารถปรับปรุงความต้านทานการเปรอะเปื้อนได้

ของไหลจะถูกเร่งและหมุนซ้ำๆ ผ่านมัด ส่งผลให้การผสมรอบๆ ท่อมีความเข้มข้นมากขึ้น

แต่นี่คือราคา

ความดันลดลงอย่างรวดเร็ว
สำหรับด้านเปลือก การใช้แผ่นกั้นที่มีระยะห่างกันอย่างใกล้ชิดส่งผลให้มีความต้านทานไฮดรอลิกเพิ่มขึ้นที่อัตราการไหลโดยรวมต่ำ

ผลลัพธ์อาจประกอบด้วย:

ความดันตกคร่อมสูง

การไหลเวียนโดยรวมน้อยลง

ปั๊มโอเวอร์โหลด

ไหลอดอาหาร

การดำเนินงานไม่เสถียร

ในสถานการณ์ที่รุนแรง หัวปั๊มที่ให้มาอาจไม่เพียงพอที่จะรักษาการไหลเวียนด้านข้างของเปลือก-ที่สำคัญใดๆ เลย

ปัญหาเรื่องแผ่นกั้นไม่เพียงพอ
เมื่อมีแผ่นกั้นน้อยลง ความต้านทานก็จะน้อยลง และของเหลวจะไหลผ่านเปลือกได้ง่ายขึ้น

วิธีการนี้จะช่วยลด:

สูญเสียความกดดัน

ข้อกำหนดสำหรับการสูบน้ำ

ข้อ จำกัด ของการไหล

น่าเสียดายที่ประสิทธิภาพการระบายความร้อนมักจะลดลงในเวลาเดียวกัน

การไหลแบบลามินาร์ด้วยความเร็วต่ำ
หากแผ่นกั้นกระจายเป็นวงกว้าง ความเร็วที่ด้านเปลือกอาจต่ำมาก ในกรณีเช่นนี้ การไหลอาจมีแนวโน้มที่จะเป็นแบบราบเรียบเป็นส่วนใหญ่และไม่ปั่นป่วนในการไหลแบบตัดขวาง-

ตอนนี้สิ่งที่เกิดขึ้นคือ:

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนต่ำ

การแบ่งชั้นด้วยความร้อน

พื้นที่ที่ตายแล้ว

การทรุดตัวของของแข็ง

สร้าง-ความเปรอะเปื้อน

ในทางกลับกัน ของไหลอาจไหลช้าๆ ผ่านบริเวณเปิดที่มีการผสมกันเพียงเล็กน้อย แทนที่จะถูกกวาดไปทั่วกลุ่มอย่างมีประสิทธิภาพ

โซนที่อยู่นิ่งเหล่านี้อาจสร้างปัญหาเป็นพิเศษในบริการที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือของแข็ง-

เหตุใดตัวแลกเปลี่ยน PTFE ที่มีอัตราการไหลต่ำ-จึงต้องได้รับการจัดการแตกต่างออกไป
เนื่องจากท่อ PTFE มีความยืดหยุ่น การจัดเตรียมแผ่นกั้นจึงสามารถปรับแต่งได้มากกว่าการรวมกลุ่มท่อโลหะแข็ง

มัด PTFE สามารถประกอบได้โดย:

รูปทรง CustomSpacer

ระยะห่างของแผ่นกั้นที่ปรับได้

การเตรียมการสนับสนุนที่ไม่ใช่-มาตรฐาน

เส้นทางการไหลเกลียว

ความสามารถรอบด้านนี้ทำให้แนวคิดของแผ่นกั้นที่แตกต่างกันน่าสนใจมากในการใช้งานที่มีการไหลต่ำ

แผ่นกั้นแบบเฮลิคอล – โซลูชั่นร่วมสมัย
การออกแบบแผ่นกั้นแบบเกลียวเป็นทางเลือกใหม่นอกเหนือจากแผ่นกั้นแบบแบ่งส่วนทั่วไป

แทนที่จะบังคับของเหลวผ่านรูปแบบการไหลข้ามซิกแซกที่คมชัด- แผ่นกั้นที่เป็นขดลวดจะนำทางเปลือก- กระแสด้านข้างไปตามเส้นทางเกลียวต่อเนื่องผ่านตัวแลกเปลี่ยน

แผ่นกั้นแบบเฮลิคอลนำกระแสน้ำที่คดเคี้ยวและอ่อนแรงมาเปลี่ยนให้เป็นเกลียวที่มีความเข้มข้นและน่าพึงพอใจ

Helical Flow ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพได้อย่างไร
การเคลื่อนที่แบบเกลียวนี้มีข้อดีที่สำคัญหลายประการ:

ความเร็วที่สม่ำเสมอมากขึ้นในด้านของเปลือก

พื้นที่คงที่น้อยลง

ไฮดรอลิกไหลได้ง่ายขึ้น

การสูญเสียแรงดันต่ำ

กระจายความร้อนได้ดีขึ้น

ของไหลไหลอย่างต่อเนื่องไปตามมัดในลักษณะคล้ายปลั๊ก-ไหล- โดยไม่มีการเร่งความเร็วและการชะลอตัว

ส่งผลให้มีการใช้พลังงานการไหลที่มีจำกัดอย่างมีประสิทธิผลมากขึ้น

Helix Angle และเหตุใดจึงสำคัญ
ประสิทธิภาพของตัวแลกเปลี่ยนแผ่นกั้นแบบเฮลิคอลค่อนข้างไวต่อมุมเกลียว

มุมเกลียวทั่วไปมีดังนี้:

15 องศา

25 องศา

35 องศา

มากถึง 45 องศา

ลดมุมเกลียว
ระยะพิทช์ยาว-ที่มีมุมต่ำกว่าจะสร้าง:

แนวทางการไหลที่ราบรื่นยิ่งขึ้น

แรงดันตกคร่อมลดลง

เส้นทางการไหลที่ยาวนานขึ้น

ข้ามความเร็วการไหลปานกลาง

โดยทั่วไปการจัดเรียงนี้เป็นที่นิยมสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยน PTFE ที่มีการไหลต่ำ

มุมเกลียวที่ใหญ่ขึ้น
มุมขดลวดที่สูงขึ้น (ชัน):

ความเข้มของการไหลข้าม

ความวุ่นวายในท้องถิ่น

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน

แต่ความดันลดลงตามสัดส่วนก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

ดังนั้นมุมที่เหมาะสมที่สุดคือการประนีประนอมระหว่างปริมาณงานด้านความร้อนและความสามารถในการสูบที่มีอยู่

การเปรียบเทียบการออกแบบแผ่นกั้นแบบแบ่งส่วนและแบบเฮลิคอล
ความแปรผันในการทำงานจะมองเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้นเมื่อเปรียบเทียบทั้งสองวิธีโดยตรง

นำเสนอแผ่นกั้นแบบแบ่งส่วน แบบเกลียว
รูปแบบการไหล ข้าม-ไหลซิกแซกเกลียว ต่อเนื่อง
แรงดันตกคร่อมใหญ่ขึ้นเล็กลง
Dead Zones เป็นไปได้ลดลง
ประสิทธิภาพการไหลต่ำดีกว่ามักจะอ่อนแอ
แนวโน้มการเปรอะเปื้อน ปานกลางถึงสูง ต่ำ
การกระจายความเร็ว ไม่เท่ากัน เท่ากันมากขึ้น
การจัดเรียงขดลวดเป็นการประนีประนอมที่ดีกว่าระหว่างประสิทธิภาพไฮดรอลิกและความร้อนในแง่ของความเสถียรสำหรับบริการที่มีการไหลต่ำจำนวนมาก

ข้อควรพิจารณาในการออกแบบ - ใช้งานได้จริง
แผ่นกั้นจำนวนมากการกำหนดค่าตัวแลกเปลี่ยน PTFE ไหลต่ำ มีข้อควรพิจารณามากมายในการพิจารณา

ขายหัวปั๊ม
ความต้านทานแผ่นกั้นที่ยอมรับได้มากที่สุดถูกจำกัดโดยความสามารถด้านแรงดันด้านข้างของเปลือกระบบหมุนเวียน

ศักยภาพในการเปรอะเปื้อน
การออกแบบที่ลดโซนที่อยู่นิ่งให้เหลือน้อยที่สุดเป็นที่ต้องการสำหรับของแข็ง-แบริ่งหรือของไหลตกผลึก

ข้อมูลจำเพาะเกี่ยวกับหน้าที่ระบายความร้อน
อัตราการถ่ายเทความร้อนที่ต้องการที่สูงขึ้นอาจทำให้ต้องมีแนวทางการไหลที่เข้มงวดมากขึ้น

ที่วางท่อ PTFE
อย่างไรก็ตาม ท่อ PTFE มีความยืดหยุ่น และระยะห่างของส่วนรองรับจะต้องยังดีพอที่จะป้องกันการโก่งตัวหรือการสั่นสะเทือนมากเกินไป

การเข้าถึงเพื่อการบำรุงรักษา
การกำหนดค่าแผ่นกั้นแบบเปิดที่ซับซ้อนน้อยกว่าช่วยให้เข้าถึงการทำความสะอาดได้ดีขึ้น-การใช้งานที่เสี่ยงต่อการเปรอะเปื้อน

เมื่อการออกแบบมาตรฐานไม่ได้ผล
โดยทั่วไปการจัดเรียงเปลือกและท่อมาตรฐานได้รับการออกแบบสำหรับอัตราการไหลด้านข้างของเปลือก-ปานกลางถึงสูง รูปทรงที่คล้ายกันเหล่านั้นอาจทำงานได้ไม่ดีภายใต้สภาวะการหมุนเวียนที่อ่อนแอ

อาการทั่วไปของความล้มเหลวคือ:

ความสามารถในการทำความเย็นไม่เพียงพอ

อุณหภูมิขาออกสูง

การลดแรงดันเกิน

เงินฝากที่เป็นของแข็ง

การกระจายตัวของการไหลไม่สม่ำเสมอ

ข้อดีของการจัดการการไหลภายในที่ได้รับการปรับปรุงจะสูงขึ้นอย่างมากในระบบ PTFE ที่มีการไหลต่ำ-

สรุป
สำหรับการใช้งานที่มีการไหลด้านข้างของเปลือกต่ำ การเลือกแผ่นกั้นที่เหมาะสมกลายเป็นหนึ่งในส่วนที่สำคัญที่สุดในการพิจารณาประสิทธิภาพของตัวแลกเปลี่ยน PTFE แผ่นกั้นแบ่งส่วนแบบทั่วไปแสดงถึงการประนีประนอมที่ยากลำบาก: แผ่นกั้นที่มีระยะห่างกันแน่นทำให้เกิดการถ่ายเทความร้อนได้ดีแต่สูญเสียแรงดันอย่างรุนแรง ในขณะที่แผ่นกั้นที่เว้นระยะห่างกันอย่างกว้างขวางจะลดความต้านทานลง แต่ให้รูปแบบการไหลผสมที่อ่อนแอและไม่ดี

การออกแบบแผ่นกั้นแบบเฮลิคอลเป็นตัวเลือกที่สมดุลมากกว่า โดยจะนำทางของเหลวด้านข้างของเปลือก-ไปตามเส้นทางเกลียวที่นุ่มนวลซึ่งรักษาความเร็วไว้ แต่ลดการสูญเสียทางไฮดรอลิกและบริเวณที่ซบเซา ในการใช้งาน-ที่มีการไหลต่ำหลายๆ รูปแบบ การจัดเรียงขดลวดพิทช์ยาว-ทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมดีขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับการออกแบบเซ็กเมนต์แบบดั้งเดิม

ความยืดหยุ่นของระยะห่างรองรับและรูปทรงภายในของชุดท่อ PTFE ช่วยให้ตัวแลกเปลี่ยนเหล่านี้สามารถปรับสำหรับบริการการไหลต่ำที่ยากลำบากซึ่งการออกแบบแบบดั้งเดิมล้มเหลว

ในการออกแบบระบบระบายความร้อน ตัวเลือกที่มีประสิทธิภาพสูงสุดไม่ใช่ตัวเลือกที่ผลักของเหลวให้แรงที่สุดเสมอไป บางครั้งประสิทธิภาพที่ดีที่สุดก็คือการค่อยๆ ดันกระแสน้ำไปในทิศทางที่ต้องการไปอย่างนุ่มนวลและสม่ำเสมอ