Kif Jinfluwenza l-Disinn tat-Tqassim tat-Tubu (Triangolari vs. Kwadru) il-Qoxra-Il-Fluss tal-Ġnub u t-Trasferiment tas-Sħana fi Skambjatur PTFE?

Meta l-fluwidu tal-ġnub tal-qoxra-tgħaddi minn fuq mazz ta 'tubi PTFE, il-mudell tat-tubi – imsejjaħ il-mudell ta' "żift" - jinfluwenza jekk il-fluss jiżgiżag b'mod turbolenti jew jiċċirkola b'inqas reżistenza. L-għażla tat-tqassim hija deċiżjoni operattiva bażika u-dejjiema. L-inġiniera li qed jiżviluppaw jew jispeċifikaw skambjatur tas-sħana PTFE jeħtieġ li japprezzaw il-kompromessi-bejn il-mudelli tat-trijangolu u tal-pitch kwadrat biex jibbilanċjaw il-prestazzjoni tat-trasferiment tas-sħana kontra l-mantenibbiltà fit-tul-.

Ġeometrija ta' Arranġamenti ta' Tubi
Il-mudelli tat-tqassim tat-tubi huma deskritti bħala l-pożizzjoni taċ-ċentri tat-tubi b'relazzjoni mad-direzzjoni tal-fluss fuq in-naħa tal-qoxra. L-arranġamenti l-aktar popolari huma l-pitch trijangolu (inkluż it-trijangolu mdawwar) u l-pitch kwadru (inkluż il-kwadru imdawwar). Fiċ-ċirkostanzi kollha l-pitch tat-tubu--l-ispazjar minn ċentru għal ċentru bejn it-tubi ħdejn it-tubi -- normalment ikun 1.25 sa 1.5 darbiet id-dijametru ta 'barra tat-tubu. L-ispazjar huwa ddisinjat biex jagħti saħħa mekkanika xierqa, biex jipprevjeni l-kuntatt tat-tubi, u biex jippermetti li l-fluwidu jgħaddi mill-gozz min-naħa tal-qoxra.

Żift ( Imqassam ) Trijangolari
F'pitch trijangolu, kull tubu fit-tieni ringiela huwa mqassam b'nofs pitch mill-ewwel ringiela. Dan iwassal għal tqassim imqassam b'tali mod li r-rotot tal-fluss ma jkunux f'linja dritta fil-pakkett kollu. Il-fluwidu tal-ġnub tal-qoxra-huwa sfurzat jersp bejn it-tubi, u kontinwament ibiddel id-direzzjoni.

Karatteristiċi ewlenin:

Aktar tubi għal kull unità tas-sezzjoni trasversali tal-qoxra (densità ogħla ta' tubi)

Taqlib akbar fil-fluss

Żieda fil-qoxra-waqgħa fil-pressjoni tal-ġenb

Koeffiċjent ferm akbar ta 'trasferiment tas-sħana

Żift kwadru (Inline).
It-tubi huma f'pitch kwadru, irranġati f'ringieli u kolonni, li jiffurmaw kurituri dritti jew korsiji fid-direzzjoni tal-fluss tal-ġnub tal-qoxra-. Il-fluwidu jista' jgħaddi minn dawn il-passaġġi prattikament mingħajr xkiel.

Karatteristiċi ewlenin:

Densità aktar baxxa tat-tubi (inqas tubi għall-istess dijametru tal-qoxra)

Turbulenza bi fluss imnaqqas

tnaqqis fil-pressjoni tal-ġenb tal-qoxra t'isfel

Koeffiċjent aktar baxx tat-trasferiment tas-sħana (għal rata tal-fluss tal-massa simili)

Korsiji għal tindif mekkaniku b'aċċess dirett

Effett tal-Qoxra-Fluss tal-Ġnub u Trasferiment tas-Sħana
L-istagger trijangolari taż-żift jeqred is-saffi tal-konfini laminari u jinduċi taħlit kontinwu ta 'wake. Il-fluwidu ma jivvjaġġax fi flussi lixxi iżda jolqot, jifred u jerġa 'jwaħħal mat-tubi. Mozzjoni kaotika bħal din iżid it-trażmissjoni tas-sħana permezz ta 'konvezzjoni fl-uċuħ tat-tubi. Għal rata ta' fluss partikolari fin-naħa tal-qoxra, il-koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana ta' bundle ta' pitch-trijangolari jista' jkun 20–30% ogħla minn dak ta' bundle ta' żift kwadrat indaqs-.

In-negattiv huwa l-waqgħa tal-pressjoni. It-turbolenza li żżid it-trażmissjoni tas-sħana tuża wkoll l-enerġija tal-ippumpjar. Madankollu, f'ħafna applikazzjonijiet ta 'skambjaturi PTFE fejn il-fluwidi tal-ġnub tal-qoxra-normalment huma ilma, fwar jew midja nadifa li tkessaħ, iż-żieda żgħira fit-telf tal-pressjoni hija aċċettabbli.

It-tqassim lineari jżomm korsiji ta 'fluss nodfa f'pitch kwadru. Il-fluwidu fuq in-naħa tal-qoxra jaċċellera wkoll fl-ispazji dojoq bejn it-tubi iżda l-fluss huwa aktar laminari jew transitorju b'inqas cross-taħlit. Bħala riżultat il-koeffiċjent tat-trażmissjoni tas-sħana jitbaxxa. Għall-istess dazju termali, gozz ta' żift kwadru-jista' jeħtieġ dijametru akbar tal-qoxra jew tul itwal ta' tubu.

Tqabbil tad-densità tat-tubu
F'pitch trijangolari jista 'jkollok madwar 15% aktar tubi fl-istess dijametru tal-qoxra bħal f'pitch kwadru. Din hija konsegwenza tal-effiċjenza tal-ippakkjar. Għall-iskambjaturi tal-PTFE, il-ħitan tat-tubi huma ta 'spiss pjuttost ħoxnin u għandhom konduttività termali baxxa (meta mqabbla ma' tubi tal-metall), għalhekk il-massimizzazzjoni tan-numru ta 'tubi ħafna drabi hija mixtieqa biex tikkumpensa għar-reżistenza termali inerenti tal-PTFE. It-tqassim trijangolari jżid il-wiċċ tat-trasferiment tas-sħana mingħajr ma jżid id-daqs tal-qoxra.

Aċċess għat-Tindif Mekaniku, Kwistjoni Maġġuri fit-Tul
Il-konsiderazzjoni kbira fit-tul hija l-aċċess għat-tindif Il-kapaċità li jitneħħew depożiti ta 'fouling min-naħa tal-qoxra ta' skambjatur se tiddetermina jekk l-unità tistax tiġi rrestawrata għall-prestazzjoni preċedenti tagħha wara xhur jew snin ta 'użu.

Fil-pitch trijangolari, il-ġeometrija mqassma ma tippermettix linji tal-vista diretti u mhux ostakolati fil-pakkett kollu. Strumenti mekkaniċi tat-tindif, bħal lanzijiet tal-għażil, ġettijiet tal-ilma bi pressjoni għolja jew pniezel tal-wajer ma jistgħux jiġu mitmugħa bejn it-tubi. Għal pakkett trijangolari-pitch, l-uniku mod ta' tindif huwa tindif kimiku (aċidi li jiċċirkolaw, solventi jew deterġenti). It-tindif kimiku huwa effettiv biex ineħħi ħafna tipi ta 'fouling (skala, depożiti organiċi, ħama ħafifa), iżda depożiti persistenti iebes jew dawk li mhux se jinħall f'kimiċi sikuri jistgħu jiġu ttrattati b'inqas suċċess.

Żift kwadru jagħti aċċess ċar b'kurituri dritti bejn ir-ringieli tat-tubi. Lanza tat-tindif mekkanika tista 'tiġi mmexxija min-naħa tal-qoxra, ġeneralment mit-tarf tal-kanal li jinqala', biex tisfa jew ixxejjel depożiti mit-tubi. Żift kwadrat huwa l-għażla awtomatika meta l-fluwidu tal-qoxra-magħruf li jħammġu ħafna-per eżempju, ilma li jkessaħ mhux nadif, flussi tal-proċess ta' polimerizzazzjoni, jew fluwidi li fihom partikuli sospiżi li jaħmu fuq l-uċuħ.

Applikazzjoni fi Skambjaturi ta'-Sħana f'PTFE
Għal servizz korrużiv fuq in-naħa tat-tubu (fluwidu ġewwa t-tubi), l-iskambjaturi tas-sħana PTFE huma l-aktar tipikament speċifikati. Tubi PTFE jifilħu ħsara minn aċidi qawwija, alkali u solventi organiċi. F'ħafna impjanti in-naħa tal-qoxra tittrasporta fluwidu ta 'utilità nadif bħal ilma li jkessaħ, fwar jew żejt għat-trasferiment tas-sħana. Il-fouling huwa baxx peress li l-fluwidi tal-ġnub tal-qoxra-ġeneralment huma nodfa. Bħala riżultat, iż-żift trijangolari huwa prevalenti fl-iskambjaturi tal-PTFE. Ittejjeb direttament il-prestazzjoni b'koeffiċjent ta 'trasferiment tas-sħana ogħla u densità ta' tubu miżjuda mingħajr penali għat-tindif.

Madankollu, teżisti kwistjoni differenti meta l-fluwidu korrużiv jew tal-fouling irid ikun fuq in-naħa tal-qoxra. Dan jiġri f'xi arranġamenti tal-proċess - - eż, fejn in-naħa tal-qoxra trid tinfetaħ għall-ispezzjoni, jew fejn in-naħa tat-tubu hija riservata għal fluwidu nadif biex titnaqqas il-waqgħa tal-pressjoni. Jekk il-fluwidu tal-ġenb tal-qoxra jiflaħ, allura żift kwadru huwa ppreferut ħafna. It-telf fil-prestazzjoni termali huwa kkumpensat mill-kapaċità li tnaddaf mekkanikament in-naħa ta 'barra tat-tubi PTFE waqt qtugħ annwali tal-manutenzjoni.

It-Tradeoff fil-qosor
Żift Trijangolari FeaturePitch Pjazza
Densità tat-tubu Ogħla (~15% aktar tubi)' l isfel.
Turbulenza fil-ġenb tal-qoxra Għolja (fluss imqassam)Baxx għal moderat (korsiji paralleli)
Koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħanaHigher Lower
Qatra tal-pressjoni tal-ġenb tal-qoxraHigher Lower
Aċċess għat-tindif mekkaniku. Xejn (tindif kimiku biss) Tajjeb (korsiji ta’ aċċess dirett)
Użu tas-soltu ta 'skambjaturi tas-sħana PTFE Fluwidu nadif (ilma, fwar, żejt) fuq in-naħa tal-qoxra Fouling ta' Shell-Side Fluid
Fil-fatt, l-għażla bejn trijangolu u żift kwadru għal mudell ta 'tqassim ta' tubi ta 'skambjatur PTFE kwadru trijangolari rarament hija kwistjoni ta' supremazija pura. Huwa kompromess bejn il-prestazzjoni u l-mantenibbiltà. Il-forma trijangolari tipprovdi skambjatur aktar kompatt u effettiv għal xogħol tal-ġenb tal-qoxra nadifa-. Il-mudell kwadru jikkomprometti ftit prestazzjoni termali biex tikseb il-possibbiltà li terġa 'tiġi rrestawrata l-prestazzjoni bl-użu ta' lanza jew pinzell għal servizz ta 'fouling.

L-effett tat-tqassim fuq l-ispiża taċ-ċiklu tal-ħajja ta 'skambjaturi PTFE
Minbarra l-kwistjonijiet termali u idrawliċi immedjati, il-mudell tat-tqassim tat-tubu jinfluwenza l-ispiża totali tas-sjieda. Skambjatur tal-pitch -trijangolari jista 'jkollu l-ewwel spiża orħos (qoxra iżgħar għall-istess erja tal-wiċċ) u enerġija li taħdem aktar baxxa (effiċjenza aħjar tat-trasferiment tas-sħana) iżda jekk in-naħa tal-qoxra ma tiflaħx u t-tindif kimiku ma jirrestawrax il-prestazzjoni, l-unità jista' jkollha bżonn tiġi sostitwita qabel iż-żmien. Skambjatur tal-pitch kwadru -, min-naħa l-oħra, jista 'jkollu qoxra akbar u spiża inizjali ogħla, iżda jista' jitnaddaf b'mod mekkaniku ripetutament, u b'hekk itawwal il-ħajja tas-servizz għall-infinit.