Jaké strategie zabraňují špatné distribuci toku v PTFE výměníku, který pracuje při nízkých bočních tocích-shell?

Ve výměníku z PTFE může nízký boční tok-proudu jednoduše prosakovat obrovskými obtokovými mezerami kolem svazku trubek, přičemž jde cestou nejmenšího odporu a dochází k malému kontaktu s teplosměnným povrchem. Vyhnout se tomuto bypassu je kritické pro dosažení maximálního tepelného výkonu z omezených proudových situací.

Skořápka Side Flow Maldistribution Povaha
V nízkoprůtokovém PTFE výměníku s nesprávným rozdělením toku na straně pláště má tekutina na straně pláště několik konkurenčních průtokových kanálů. Kapalina je v ideálním případě hnána přes svazek trubek, kde dochází k přenosu tepla. Ve skutečnosti existují další cesty s nízkým odporem:

Obtok toku mezi stěnou pláště a svazkem

Průsak proti úniku-k-skořápce

Zkrat pomocí elektronky-k-přerušení mezer

Momentum pomáhá rovnoměrněji rozprostřít tekutinu při vyšších průtokech. Při nízkých úrovních průtoku je však hnací tlak mírný a průtok má tendenci se soustředit na nejsnadnější možné trasy. Velká část kapaliny proto může svazek trubek zcela obejít, což vede ke špatnému tepelnému využití a nižší účinnosti výměníku.

Maldistribuce nízkého průtoku: kritické mechanismy
Hlavním problémem při nízkých bočních{0}rychlostech skořepiny je nedostatek tlakového rozdílu k překonání svodových odporů. Tekutina přednostně prochází:

Vzdálenost od mušle k ozvučnici

Mezery pro svazky obvodových trubek

Zóny nízkého odporu proudění v blízkosti sacích oblastí

Když obtokový tok dominuje, efektivní plocha přenosu tepla je značně snížena, i když skutečná plocha povrchu výměníku tepla zůstává podobná.

Strategie návrhu pro Shell{0}}Side Flow
Vůle přepážky a pláště, seřízení
Nejjednodušší způsob, jak kontrolovat nesprávnou distribuci, je omezit únikové cesty zpřísněním mechanických tolerancí. Standardy jako TEMA stanovují přijatelné vzdálenosti mezi:

Vnější průměr, přepážka, plášť, vnitřní stěna

Vnější hranice svazku trubek a stěny pláště

Otvory pro trubky a přepážkové desky

Snížením těchto vůlí se sníží obtokový průtok a prožene více tekutiny svazkem trubek. Je však třeba se vyhnout mechanickému vázání s ohledem na výrobní tolerance a tepelnou roztažnost.

Použití těsnící lišty
Těsnící pásy umístěné podél obvodu svazku trubek se často používají k blokování obtokových průchodů mezi svazkem a pláštěm. Tyto pásy působí jako fyzické bariéry pro odklonění bočního toku pláště do oblasti svazku trubek.

Konstrukce těsnících pásků v PTFE výměnících musí brát v úvahu pružnost materiálu a vlastnosti tepelné roztažnosti materiálu, aby bylo zajištěno zachování těsnicích vlastností při provozních teplotách.

Optimalizace geometrie ozvučnice
Konstrukce přepážky je rozhodující pro rozptyl proudění. Menší velikosti řezů na přepážce zvyšují podíl toku tlačeného přes svazek trubek a není dovoleno axiálně obtékat. Pokud se však řez přepážky příliš sníží, pokles tlaku se dramaticky zvýší.

Lze použít plné přepážky (malé nebo žádné řezy, s řízenými mezerami) k zavedení primárně křížového{0}}průtokového uspořádání pro aplikace s velmi nízkými průtoky.

Uspořádání spirálové přepážky
Sofistikovanější řešení jsou spirálové nebo spirálové přepážkové systémy. Tyto funkce vedou tekutinu na straně-skořápky v nepřetržitém spirálovitém vzoru, čímž zlepšují chování podobné zátce-proudění- a minimalizují stacionární zóny.

Šroubové přepážky jsou dražší a technicky složitější, ale výrazně snižují náchylnost k úniku a špatnému rozdělení. Díky tomu jsou obzvláště účinné v systémech PTFE s nízkým-průtokem, kde konvenční segmentové přepážky mají potíže s dosažením rovnoměrného rozložení.

Pravidla návrhu pro provoz s nízkým{0}}postranním tokem
Aby bylo možné účinně zmírnit problémy s nesprávnou distribucí bočního proudění výměníku PTFE s nízkým průtokem, lze shrnout několik základních návrhových nápadů:

Minimalizujte vůle mezi přepážkou a skořepinou a mezi svazky na přijatelné limity

Utěsněte obvodové obtokové trubky těsnicími lištami

Zvyšte podíl příčného{0} toku napříč svazkem trubek snížením řezu přepážky

Použití šroubovicových přepážek pro zvýšení homogenity proudění při velmi nízkých průtocích

Ujistěte se, že distribuce přívodu je co nejrovnoměrnější, aby se zabránilo lokalizovanému tryskání