Pjuttost milli jiddaħħal apparat separat, it-tubu innifsu jista 'jiġi ffurmat b'dimples, corrugations, jew spirali waqt il-manifattura. Dawn il-karatteristiċi integrali jfixklu l-fluss u jtejbu t-trasferiment tas-sħana mingħajr ir-riskju li inserzjoni tinħall jew tikkawża imblukkar.
Għaliex Ikkunsidra Titjib Passiv Permezz Ġeometrija tat-Tubi
F'ħafna proċessi kimiċi u farmaċewtiċi, l-affidabbiltà tal-iskambjatur tas-sħana hija kritika daqs il-prestazzjoni termali. Metodi tradizzjonali ta' titjib-bħal tejp mibrum jew inserzjonijiet ta' kojl tal-wajer-żidu komponenti interni li jistgħu jemigraw, għeja, jew isiru siti ta' fouling. Approċċ alternattiv huwa li timmodifika l-ħajt tat-tubu innifsu. Tubi PTFE dimpled jew korrugati jiksbu ħruxija tal-wiċċ jew waviness li hija integrali għat-tubu. Minħabba li m'hemmx partijiet separati, ir-riskju ta 'ħsara mekkanika, qbid ta' daħħal, jew imblukkar tal-fluss huwa essenzjalment eliminat.
Dan l-approċċ huwa speċjalment attraenti għall-immaniġġjar ta 'fluwidi b'solidi sospiżi, slurries kristallin, jew midja suxxettibbli għall-polimerizzazzjoni. Għal applikazzjonijiet ta 'sfida bħal dawn, tubu ta' ġewwa lixx b'dimples jew corrugations jipprovdi turbolenza mingħajr xquq fejn id-debris jista 'jiġbor.
Kif Dimples u Corrugations Jfixklu l-Fluss
Tubu PTFE dimpled jew korrugat għandu serje ta 'indentazzjonijiet perjodiċi (dimples) jew espansjonijiet u kontrazzjonijiet alternanti (corrugations) tul it-tul tiegħu. Meta l-fluwidu jgħaddi minn dawn il-varjazzjonijiet ġeometriċi, is-saff tal-konfini ħdejn il-ħajt jinkiser ripetutament u jerġa 'jwaqqaf. Vortiċi li jdawwar huma mxerrda wara kull linja ta 'dimple jew korrugazzjoni, li jippromwovu t-taħlit radjali bejn il-fluwidu tal-qalba u r-reġjun tal-ħajt. Dan it-taħlit effettivament irqaq is-saff tal-konfini termali, li jwassal għal koeffiċjent ta 'trasferiment tas-sħana konvettiv ogħla.
Il-mekkaniżmu ta 'titjib huwa fundamentalment differenti minn dak ta' inserzjoni ta 'tejp mibrum. Tejp mibrum jiġġenera dawwar elikali kontinwu, filwaqt li dimples u corrugations jipproduċu turbolenza lokalizzata u perjodika. Ir-riżultattrasferiment tas-sħana tat-tubu PTFE korrugat dimpledil-prestazzjoni hija tipikament aktar moderata-b'ordni ta' titjib ta' 20-60% fuq tubu lixx-iżda b'żieda ta' tnaqqis fil-pressjoni proporzjonalment aktar baxxa, ħafna drabi bejn 30-100%.
Fil-prattika, il-parametri ġeometriċi (fond tad-dimple, pitch tal-korrugazzjoni, u għoli) jistgħu jiġu rranġati biex jibbilanċjaw il-qligħ tat-trasferiment tas-sħana kontra t-telf tal-frizzjoni. Korrugazzjonijiet ta 'pitch iqsar jew dimples aktar profondi joħolqu turbolenza aktar b'saħħitha iżda wkoll reżistenza ogħla. Mudelli itwal u baxxi jipprovdu fluss aktar bla xkiel b'titjib aktar modest.
Vantaġġi Fuq Inserzjonijiet Separati
Tubi PTFE dimpled jew korrugati joffru diversi benefiċċji prattiċi meta mqabbla ma 'tejp mibrum jew inserzjonijiet laxki oħra:
L-ebda riskju ta' migrazzjoni ta' daħħal: Il-ġeometrija tat-titjib hija ffurmata b'mod permanenti fil-ħajt tat-tubu. M'hemm l-ebda possibbiltà li inserzjoni tiċċaqlaq 'l isfel, tagħmel ħsara lit-truf tat-tubi, jew tikkuntattja l-folja tat-tubu.
Ebda reżistenza ta 'kuntatt addizzjonali: B'inserzjoni separata, teżisti reżistenza ta 'kuntatt termali bejn l-inserzjoni u l-ħajt tat-tubu. Dimples jew corrugations integrali jevitaw din ir-reżistenza żejda minħabba li l-ebda interface ma hija preżenti.
Tindif u spezzjoni aktar faċli: In-naħa ta 'ġewwa ta' tubu korrugat tibqa 'passaġġ miftuħ u mhux ostakolat. Ħaniż jew pinzell tat-tindif jistgħu jgħaddu b'mod normali, b'differenza f'tubu li jkun fih tejp mibrum, fejn it-tindif jista 'jeħtieġ li titneħħa l-inserit.
Riskju aktar baxx ta 'xedd mekkaniku: Inserzjonijiet li jdawwar jistgħu jivvibraw jew jorbtu l-ħajt tat-tubu PTFE maż-żmien, speċjalment f'veloċitajiet ta 'fluss ogħla. Il-ġeometrija integrali ma tikkawża l-ebda moviment relattiv bejn it-tubu u l-karatteristika ta 'titjib.
Ta 'min jinnota li għal miri għoljin ħafna ta' titjib tat-trasferiment tas-sħana (aktar minn 100%), inserzjoni ta 'tejp mibrum għadha tegħleb it-tubi dimpled jew korrugati. Madankollu, għal applikazzjonijiet fejn it-titjib moderat huwa biżżejjed u l-affidabbiltà hija importanti ħafna, il-ġeometrija tat-tubu integrali ħafna drabi hija s-soluzzjoni preferuta.
Konsiderazzjonijiet ta' Manifattura għal PTFE
Tubi korrugati u dimpled jintużaw ħafna fi skambjaturi tas-sħana tal-metall (eż., azzar inossidabbli jew ram). L-adattament tagħhom għal PTFE jeħtieġ tekniki speċjalizzati ta 'estrużjoni jew thermoforming. Il-PTFE mhuwiex proċessabbli b'tidwib bl-istess mod bħat-termoplastiċi; huwa normalment estruż bil-muntun jew estruż bil-pejst. L-iffurmar ta 'dimples jew corrugations preċiżi fil-PTFE jinkiseb billi t-tubu jgħaddi minn serje ta' dies imsaħħna jew bl-użu ta 'proċess ta' punch rotanti wara s-sinterizzazzjoni. Għal dijametri żgħar (tipikament 6-25 mm), tubi PTFE korrugati kontinwi huma disponibbli kummerċjalment minn manifatturi speċjalizzati.
Il-ħxuna tal-ħajt għandha tiġi kkontrollata bir-reqqa. Ħajt irqiq wisq jista 'jiġġarraf taħt pressjoni interna fil-qċaċet tal-korrugazzjoni; ħajt oħxon wisq inaqqas il-konformità tal-flessjoni meħtieġa biex tifforma korrugazzjonijiet stretti. Ħxuna tipika tal-ħajt għal tubi korrugati tal-iskambjatur tas-sħana PTFE ivarjaw minn 0.8 sa 2.0 mm, skont id-dijametru u l-klassifikazzjoni tal-pressjoni.
Waqgħa fil-Pressjoni u Effetti tar-Reġim tal-Fluss
Fil-fluss laminari (Re < 2000), dimples u corrugations għandhom effett drammatiku. Huma jinduċu transizzjoni bikrija għal reġim ta' fluss mhux stabbli u ddominat mit-taħlit anki f'numri ta' Reynolds baxxi, u jżidu n-numru ta' Nusselt b'40-80% meta mqabbel ma' tubu lixx. Il-penali tal-waqgħa tal-pressjoni hija wkoll sinifikanti, peress li l-fluss huwa sfurzat jaċċellera u jnaqqas ripetutament.
Fi fluss turbolenti (Re > 4000), it-titjib relattiv huwa iżgħar-spiss 20-40%-għax it-turbolenza inerenti diġà tipprovdi taħlit tajjeb. Madankollu, iż-żieda fil-waqgħa tal-pressjoni għandha wkoll it-tendenza li tkun aktar baxxa f'termini perċentwali. Tubu dimpled iddisinjat tajjeb jista 'jikseb fattur ta' prestazzjoni termali (proporzjon tat-titjib tat-trasferiment tas-sħana għal żieda fil-frizzjoni għall-qawwa 1/3) akbar minn 1.2, li jindika iffrankar nett ta 'enerġija meta mqabbel ma' tubu lixx għall-istess qawwa ta 'ppumpjar.
It-tabella hawn taħt tiġbor fil-qosor il-meded ta' prestazzjoni tipiċi għal tubi PTFE dimpled jew korrugati relattivi għal tubi PTFE lixxi, ibbażati fuq fluwidi li jixbħu l-ilma f'Re=2000-5000.
| Parametru | Firxa Tipika ta' Titjib |
|---|---|
| Titjib tan-numru ta' Nusselt (koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana). | +20% sa +60% |
| Fattur tal-frizzjoni (waqgħa fil-pressjoni) jiżdied | +30% sa +100% |
| Fattur tal-prestazzjoni termali (η) | 1.1 – 1.3 |
Konklużjoni
Tubi PTFE dimpled jew korrugati joffru metodu sempliċi u passiv biex itejbu t-trasferiment tas-sħana b'affidabilità eċċellenti. Billi toħloq ġeometrija tal-wiċċ integrali li tfixkel is-saff tal-konfini u tippromwovi t-taħlit radjali, dawn it-tubi jiksbu titjib moderat (20-60%) tat-trasferiment tas-sħana mingħajr ir-riskju ta 'migrazzjoni tal-inserzjoni, reżistenza tal-kuntatt, jew diffikultajiet fit-tindif. Il-ġeometrija hija speċjalment siewja f'servizzi li jinvolvu partikuli, kristalli, jew fluwidi ta 'fouling fejn inserzjonijiet separati ma jkunux prattiċi. Il-ġeometrija tat-tubu tibqa' varjabbli importanti fid-disinn tal-iskambjatur tas-sħana-u għal PTFE, forom korrugati jew dimpled jipprovdu bilanċ konvinċenti ta' prestazzjoni, tindif, u robustezza fit-tul.
