Segment vyříznutý z každé přepážky, aby umožnil průchod kapaliny na straně pláště-je více než jen výrobní detail-funguje jako parametr ladění, který přímo řídí rovnováhu mezi účinností přenosu tepla a hydraulickým odporem. V aPTFE výměník na straně pláštěnesprávná volba této geometrie může vést buď k nadměrnému obcházení svazku trubek nebo ke zbytečné spotřebě čerpací energie.
Role Baffle Cut v Shell{0}}Side Flow Control
Uvnitř výměníku -a{1}}trubkového PTFE výměníku jsou instalovány přepážky, které přinutí kapalinu na straně-na straně pláště opakovaně procházet svazkem trubek. Řez v každé přepážce definuje, kolik otevřené plochy je k dispozici pro proudění, a proto určuje složitost trasy proudění.
Menší řez přepážky vhání více tekutiny do křížového-proudého vzoru, čímž se zvyšuje:
Rychlost proudění přes trubky
Intenzita turbulence
Součinitel prostupu tepla
Stejné omezení se však také zvyšuje:
Pokles tlaku-na straně pláště
Riziko lokalizovaného obcházení kolem průchodů-k{1}}skořápce
Citlivost na znečištění nebo částečné zablokování
Naopak větší řez přepážky snižuje omezení průtoku. To snižuje pokles tlaku, ale umožňuje tekutině procházet pláštěm s menší interakcí se svazkem trubek, což snižuje účinnost přenosu tepla.
Navrhování přepážek je často přirovnáváno k výběru vodní trysky na zahradní hadici-geometrie určuje, zda je proudění rozptýlené a mírné nebo koncentrované a energické.
Optimální rozsah řezu přepážky pro PTFE výměníky
Pro většinu aplikací průmyslových PTFE výměníků tepla, azářez o 20–25 % průměru pláštěje obecně považován za vyvážený designový rozsah.
V tomto rozsahu:
Rychlost příčného-proudění zůstává dostatečně vysoká pro efektivní přenos tepla
Pokles tlaku zůstává v praktických limitech čerpání
Distribuce průtoku zůstává stabilní bez nadměrného obtoku
V aPTFE výměník na straně pláštěTento rozsah je často vybírán jako výchozí bod s konečnou optimalizací na základě dovoleného poklesu tlaku a požadavků na tepelnou zátěž.
Interakce mezi Baffle Cut a Flow Performance
Vztah mezi geometrií usměrňovače a tepelným-hydraulickým chováním úzce souvisí s dalšími konstrukčními proměnnými, zejména s roztečí přepážek.
Menší řezy přepážek v kombinaci s úzkými rozestupy výrazně zvyšují turbulence a přenos tepla, ale mohou vést k vysokým tlakovým ztrátám
Větší řezy přepážek v kombinaci s širšími roztečemi snižují tlakovou ztrátu, ale mohou vést ke špatnému využití svazku trubek
Mezilehlé konfigurace se obvykle upravují iterativně pomocí metod tepelného-hydraulického návrhu v souladu s pokyny TEMA
Cílem je zachovat dobře -rozložené, turbulentní{1}} boční proudění pláště, které nepřetržitě narušuje mezní vrstvy na povrchu trubky.
Praktické aspekty designu
Ve strojírenské praxi je řez přepážky považován za jeden z primárních parametrů ladění při dimenzování výměníku. Úpravy se obvykle provádějí na základě:
Přípustný pokles tlaku-na straně pláště
Požadovaná tepelná zátěž
Viskozita kapaliny a tendence k zanášení
Mechanická omezení nosných systémů PTFE trubek
U PTFE výměníků je další pozornost věnována stejnoměrnosti toku, protože polymerové trubky jsou citlivější na vibrace a lokalizované špatné rozdělení toku než kovové systémy.
Závěr
Procento snížení přepážky je kritickým, ale často nedoceněným parametrem při určování tepelného a hydraulického výkonu bočního proudění pláště v PTFE výměnících tepla. Rozsah přibližně 20–25 % průměru pláště obvykle poskytuje účinný kompromis mezi zlepšením přenosu tepla a kontrolou poklesu tlaku.
Geometrie vnitřního proudění, zejména v aPTFE výměník na straně pláště, ukazuje, jak se výkon výměníku řídí nejen výběrem materiálu, ale také jemným geometrickým laděním. Na této úrovni konstrukce přechází konstrukce výměníků tepla od výpočtu k řízenému tvarování proudění, kde je výkon definován tím, jak přesně je tekutina vedena systémem.
