Základní{0}}obchod v konfiguraci výměníku tepla
Jednoprůchodový výměník tepla je konstrukčně jednoduchý a snadno se čistí, ale jeho tepelný výkon může být omezující, když je vyžadováno blízké teplotní přiblížení. Pokud studená tekutina musí vystupovat při teplotě blížící se teplotě vstupu horké tekutiny, jeden průchod může vyžadovat neprakticky velkou plochu pro přenos tepla. Zvýšení počtu průchodů trubek je standardní konstrukční strategií, jak se přiblížit požadovanému tepelnému výkonu.
Toto je místotrubka prochází teplotním přes PTFE výměníkkonstrukční úvahy se stávají ústředním bodem optimalizace systému.
Jak konfigurace průchodu trubice ovlivňuje přenos tepla
Ve více{0}}průchodové konfiguraci je tekutina-na straně trubice vedena řadou obrácených proudů pomocí dělených sběračů. Místo toho, aby se tekutina jednou pohybovala přímo, cestuje tam a zpět různými částmi svazku trubek.
Toto uspořádání účinně zvyšuje proti{0}}proudovou interakci mezi kapalinami na-straně trubky a na straně-skořepiny. Výsledkem je, že hnací síla teploty je lépe udržována po délce výměníku, což zlepšuje celkovou tepelnou účinnost.
Vylepšené protiproudové chování zvyšuje potenciál efektivního přenosu tepla, což umožňuje těsnější teplotní přiblížení, aniž by se proporcionálně zvětšovala velikost výměníku.
Tepelná účinnost versus hydraulická penalizace
S rostoucím počtem průchodů trubek se chování výměníku více podobá skutečnému provozu s protiproudem-. To zlepšuje schopnost dosáhnout těsnějšího teplotního křížení, kde se výstupní teploty blíží vstupním teplotám opačného proudu.
Toto tepelné zlepšení má však hydraulické důsledky. Každý další průchod představuje:
Zvýšený pokles třecího tlaku v důsledku reverzace proudění
Vyšší odpor ve vratných sběračích
Složitější požadavky na distribuci toku
Čerpadlo proto musí dodávat vyšší příkon energie, aby udrželo stejný průtok.
V praxi se vytváří rovnováha mezi tepelným ziskem a náklady na čerpání. Dvoutahový výměník je často považován za nejtěžší konfiguraci pro středně teplotní přístupy, zatímco 4tahové konstrukce jsou vybírány pro přísnější tepelné požadavky.
PTFE-Konkrétní požadavky na design
U PTFE plášťových-a{1}}trubkových výměníků ovlivňuje výběr průchodnosti flexibilita materiálu a výrobní omezení. Dlouhým průběžným délkám trubek se často vyhýbají kvůli omezením manipulace a úvahám o mechanickém namáhání.
Více{0}}průchodové konstrukce umožňují kratší efektivní délky trubek při zachování vysokého tepelného výkonu. Konstrukce sběrače se však se zvyšujícím se počtem průchodů stává stále složitější, což vyžaduje přesné utěsnění a rozdělení toku, aby se zabránilo špatné distribuci.
Strana pláště je běžně udržována jako jednoprůchodová-, aby se zachoval nízký pokles tlaku a zjednodušila se mechanická konstrukce.
Vliv na chování napříč teplotou
Zvětšení průchodů trubek zlepšuje schopnost výměníku přiblížit se nebo částečně dosáhnout podmínek teplotního křížení, kdy výstupní teplota jednoho proudu převyšuje vstupní teplotu protějšího proudu (v protiproudých referenčních podmínkách).
I když se korekční faktor LMTD může s více průchody snižovat kvůli odchylce od ideálního protiproudu-, celková efektivní hnací síla se zlepšuje lepším tepelným stupňováním.
To má za následek vyšší využití dostupného teplotního gradientu napříč výměníkem.
Závěr
Počet průchodů trubice slouží jako primární parametr tepelného ladění v konstrukci výměníku tepla z PTFE. Zvýšení počtu průchodů zvyšuje schopnost přenosu teploty a tepelnou účinnost přiblížením protiproudého-proudu, ale přináší vyšší pokles tlaku a větší složitost sběrače.
Každá úprava představuje kompromis-mezi účinností přenosu tepla a náklady na hydrauliku. Žádná změna konfigurace není bez následků.
V praxi tepelného návrhu je výběr průchodu trubice jednou z klíčových pák používaných k dosažení těsné regulace teploty, přičemž je zajištěno, že mechanická a čerpací omezení zůstanou v přijatelných mezích.
