Μια βασική συναλλαγή-Απενεργοποίηση στη διαμόρφωση εναλλάκτη θερμότητας
Ένας-εναλλάκτης θερμότητας μονής διέλευσης είναι απλός στην κατασκευή και καθαρίζεται εύκολα, αλλά η θερμική του απόδοση μπορεί να γίνει περιοριστική όταν απαιτείται προσέγγιση στενής θερμοκρασίας. Εάν το κρύο υγρό πρέπει να εξέλθει σε θερμοκρασία που πλησιάζει αυτή της εισόδου ζεστού υγρού, ένα μόνο πέρασμα μπορεί να απαιτεί μια μη πρακτικά μεγάλη περιοχή μεταφοράς θερμότητας. Η αύξηση του αριθμού των διελεύσεων σωλήνων είναι μια τυπική στρατηγική σχεδιασμού για να πλησιάσετε την επιθυμητή θερμική απόδοση.
Εδώ είναι πουσωλήνας διέρχεται θερμοκρασία εναλλάκτη PTFEΟι σχεδιαστικές εκτιμήσεις γίνονται κεντρικές για τη βελτιστοποίηση του συστήματος.
Πώς η διαμόρφωση του Tube Pass επηρεάζει τη μεταφορά θερμότητας
Σε μια διαμόρφωση πολλαπλών-περασμάτων, το υγρό της πλευράς του σωλήνα-κατευθύνεται μέσω μιας σειράς αντιστροφών ροής χρησιμοποιώντας διαχωρισμένες κεφαλίδες. Αντί να κινείται ευθεία μία φορά, το υγρό ταξιδεύει εμπρός και πίσω μέσα από διαφορετικά τμήματα της δέσμης σωλήνων.
Αυτή η διάταξη αυξάνει αποτελεσματικά την αντίθετη-αλληλεπίδραση ρεύματος μεταξύ των υγρών της πλευράς του σωλήνα-και του κελύφους-. Ως αποτέλεσμα, η κινητήρια δύναμη της θερμοκρασίας διατηρείται καλύτερα κατά μήκος του εναλλάκτη, βελτιώνοντας τη συνολική θερμική αποτελεσματικότητα.
Η βελτιωμένη συμπεριφορά μετρητή-ρεύματος αυξάνει το αποτελεσματικό δυναμικό μεταφοράς θερμότητας, επιτρέποντας πλησιέστερες προσεγγίσεις θερμοκρασίας χωρίς αναλογική αύξηση του μεγέθους του εναλλάκτη.
Θερμική αποτελεσματικότητα έναντι υδραυλικής ποινής
Καθώς ο αριθμός των διελεύσεων σωλήνα αυξάνεται, η συμπεριφορά του εναλλάκτη μοιάζει περισσότερο με την πραγματική λειτουργία μετρητή-ροής. Αυτό βελτιώνει την ικανότητα επίτευξης πιο αυστηρής διασταύρωσης θερμοκρασίας, όπου οι θερμοκρασίες εξόδου πλησιάζουν τις θερμοκρασίες εισόδου του αντίθετου ρεύματος.
Ωστόσο, αυτή η θερμική βελτίωση έρχεται με υδραυλικές συνέπειες. Κάθε πρόσθετο πάσο εισάγει:
Αυξημένη πτώση πίεσης τριβής λόγω αντιστροφών ροής
Υψηλότερη αντίσταση στις κεφαλίδες επιστροφής
Πιο πολύπλοκες απαιτήσεις διανομής ροής
Επομένως, η αντλία πρέπει να παρέχει υψηλότερη εισροή ενέργειας για να διατηρεί τον ίδιο ρυθμό ροής.
Στην πράξη, δημιουργείται μια ισορροπία μεταξύ του θερμικού κέρδους και του κόστους άντλησης. Ένας εναλλάκτης 2 περασμάτων θεωρείται συχνά η διαμόρφωση εργατικού δυναμικού για προσεγγίσεις μέτριας θερμοκρασίας, ενώ τα σχέδια 4 περασμάτων επιλέγονται για αυστηρότερες θερμικές απαιτήσεις.
PTFE-Συγκεκριμένα ζητήματα σχεδιασμού
Για τους εναλλάκτες κελύφους PTFE-και-σωλήνων, η ευελιξία του υλικού και οι περιορισμοί κατασκευής επηρεάζουν την επιλογή διελεύσεων. Τα μεγάλα συνεχή μήκη σωλήνων συχνά αποφεύγονται λόγω περιορισμών χειρισμού και λόγω μηχανικής καταπόνησης.
Τα σχέδια πολλαπλών-περασμάτων επιτρέπουν μικρότερα αποτελεσματικά μήκη σωλήνων, ενώ παράλληλα επιτυγχάνουν υψηλή θερμική απόδοση. Ωστόσο, ο σχεδιασμός της κεφαλίδας γίνεται όλο και πιο περίπλοκος καθώς αυξάνονται οι αριθμοί περασμάτων, απαιτώντας ακριβή σφράγιση και διαχωρισμό ροής για την αποφυγή κακής κατανομής.
Η πλευρά του κελύφους διατηρείται συνήθως ως μονή-περίοδος για τη διατήρηση της χαμηλής πτώσης πίεσης και την απλοποίηση της μηχανικής κατασκευής.
Επίδραση στη διασταυρούμενη συμπεριφορά θερμοκρασίας
Η αύξηση των διελεύσεων σωλήνα βελτιώνει την ικανότητα του εναλλάκτη να προσεγγίζει ή να επιτυγχάνει εν μέρει συνθήκες διασταύρωσης θερμοκρασίας, όπου η θερμοκρασία εξόδου ενός ρεύματος υπερβαίνει τη θερμοκρασία εισόδου του αντίθετου ρεύματος (σε αντίθετες-τρέχουσες συνθήκες αναφοράς).
Ενώ ο συντελεστής διόρθωσης LMTD μπορεί να μειώνεται με περισσότερα περάσματα λόγω απόκλισης από την ιδανική αντίθετη-ροή, η συνολική αποτελεσματική κινητήρια δύναμη βελτιώνεται μέσω καλύτερης θερμικής σταδιοποίησης.
Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερη χρήση της διαθέσιμης διαβάθμισης θερμοκρασίας στον εναλλάκτη.
Σύναψη
Ο αριθμός των διελεύσεων σωλήνων χρησιμεύει ως κύρια παράμετρος θερμικής ρύθμισης στο σχεδιασμό του εναλλάκτη θερμότητας PTFE. Η αύξηση του αριθμού περασμάτων ενισχύει την ικανότητα διασταύρωσης θερμοκρασίας και τη θερμική αποτελεσματικότητα προσεγγίζοντας την αντίθετη-ροή, αλλά εισάγει υψηλότερη πτώση πίεσης και μεγαλύτερη πολυπλοκότητα της κεφαλίδας.
Κάθε προσαρμογή αντιπροσωπεύει μια αντιστάθμιση- μεταξύ της απόδοσης μεταφοράς θερμότητας και του υδραυλικού κόστους. Καμία αλλαγή διαμόρφωσης δεν είναι χωρίς συνέπεια.
Στην πρακτική του θερμικού σχεδιασμού, η επιλογή διέλευσης σωλήνα είναι ένας από τους βασικούς μοχλούς που χρησιμοποιούνται για την επίτευξη αυστηρού ελέγχου θερμοκρασίας, διασφαλίζοντας παράλληλα ότι οι μηχανικοί περιορισμοί και οι περιορισμοί άντλησης παραμένουν εντός αποδεκτών ορίων.
