Minflok tejp jew coil solidu, xibka poruża jew pinzell-bħal inserzjoni timla s-sezzjoni trasversali tat-tubu-. Dan jipprovdi kemm ostruzzjoni tal-fluss kif ukoll wiċċ miżjud tat-trasferiment tas-sħana, li jagħmilha partikolarment effettiva f'rati baxxi tal-fluss.
L-Ispettru ta 'Tipi ta' Daħħal għal Tubi PTFE
Fl-iskambjaturi tas-sħana PTFE, it-titjib tat-trasferiment tas-sħana spiss jiddependi fuq inserzjonijiet li jfixklu s-saff tal-konfini laminari. Turbulaturi solidi-bħal tejps mibrumin, kojls tal-wajer, jew xewk helical-huma stabbiliti sew. Kategorija differenti ta' inserzjonijiet tinkludi elementi tat-tip tal-malji (strutturi innittjati jew minsuġa) u tat-tip ta' pinzell (lanżit radjali li jestendi sal-ħajt tat-tubu). Dawn l-inserzjonijiet porużi jokkupaw fiżikament porzjon tal-volum tat-tubu filwaqt li jippermettu li l-fluwidu jgħaddi mill-istruttura miftuħa tagħhom. It-tqabbil bejn dawn iż-żewġ familji mhuwiex biss dwar il-kobor tal-prestazzjoni iżda dwar il-mekkaniżmu sottostanti u l-kundizzjonijiet operattivi fejn kull wieħed jeċċella.
Kif jaħdmu l-Inserzjonijiet tal-malji u l-Pinzell
Daħħal tal-malji jikkonsisti minn drapp innittjat jew minsuġ kontinwu, ħafna drabi ffurmat f'ħabel ċilindriku jew struttura ippjegata li taqbel sewwa ġewwa t-tubu. Il-malji jistgħu jkunu magħmula minn monofilamenti PTFE, fibri PFA, jew-f'servizzi mhux korrużivi-wajers tal-metall (azzar li ma jissaddadx jew titanju). Daħħal tal-pinzell tixbaħ pinzell tal-flixkun: wajer tal-qalba ċentrali b'lanżit radjali li jikkuntattja l-ħajt tat-tubu f'punti multipli.
Iż-żewġ tipi ta 'inserzjoni joperaw permezz ta' mekkaniżmu doppju ta 'titjib. L-ewwel, huma fiżikament jostakolaw il-mogħdija tal-fluss, u jġiegħel lill-fluwidu jinsiġ madwar il-filamenti jew il-lanżit. Dan joħloq separazzjonijiet tal-fluss lokali u vortiċi li jfixklu s-saff tal-konfini termali. It-tieni-u b'mod kritiku-il-materjal solidu tal-inserit innifsu jestendi mill-ħajt tat-tubu sħun fil-qalba tal-fluwidu li jkessaħ. Minħabba li l-inserzjoni hija f'kuntatt dirett mal-ħajt, is-sħana tmexxi mill-ħajt fil-filamenti ta 'l-inserzjoni, li mbagħad tikkonvetta jew imexxi s-sħana lejn il-fluwidu tal-massa. Dan l-effett tal-wiċċ estiż huwa nieqes f'turbulaturi solidi bħal tejps mibrumin (li sempliċiment iduru l-fluss mingħajr ma jżidu żona sinifikanti ta 'trasferiment tas-sħana).
Fi axkupilja tal-malji daħħal iskambjatur tas-sħana PTFE, din il-kombinazzjoni ta 'disturb tal-fluss u żieda fl-erja tal-wiċċ tagħti koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana li jista' jkun 2 sa 4 darbiet ogħla minn dak ta 'tubu vojt, anke f'numri Reynolds baxxi ħafna (Re < 500). Għal inserzjonijiet tal-pinzell, il-lanżit radjali wkoll imsaħ kontinwament il-ħajt tat-tubu, u jipprovdi azzjoni ħafifa ta 'tindif mekkaniku simili għal turbulaturi tal-ballun iżda bi tnaqqis fil-pressjoni inqas aggressiv.
Turbulaturi Solidi: Dawwar bħala l-Mekkaniżmu Primarju
It-turbulaturi solidi-eżemplati minn tejps mibrumin u kojls tal-wajer-jistrieħ fuq mekkaniżmu wieħed: jiġġeneraw fluss li jdawwar jew li jħawwad li jżid it-taħlit radjali. Tejp mibrum iġġiegħel il-fluwidu f'mogħdija helical, u joħloq forzi ċentrifugali li jimbuttaw il-fluwidu lejn il-ħajt. Coil tal-wajer vjaġġi s-saff tal-konfini ripetutament. It-tnejn huma estremament effettivi f'numri Reynolds moderati għal għoljin (Re > 2000), ħafna drabi jiksbu titjib fit-trasferiment tas-sħana ta '100-200%.
Madankollu, turbulators solidi għandhom limitazzjonijiet b'rati ta 'fluss baxxi. Meta n-numru Reynolds jinżel taħt madwar 800, it-tidwir iġġenerat minn tejp mibrum jitmermer malajr, u t-titjib jaqa 'għal żero. Barra minn hekk, inserzjonijiet solidi ma jżidu l-ebda erja tas-superfiċje tat-trasferiment tas-sħana addizzjonali-it-tejp innifsu ma jwettaqx sħana sinifikanti mill-ħajt minħabba li t-tejp huwa tipikament irqiq u iżolat termalment mill-vojt tal-fluwidu. Ir-reżistenza termali dominanti tibqa 'fuq in-naħa tal-fluwidu.
Vantaġġi u Żvantaġġi Komparattivi
It-tabella li ġejja tiġbor fil-qosor id-differenzi ewlenin bejn inserzjonijiet tal-malji/brush u turbulaturi solidi fl-iskambjaturi tas-sħana tat-tubi PTFE.
| Karatteristika | Inserzjonijiet tal-malji / tal-pinzell | Turbulaturi Solidi (Tejp Mibrum, Kolja tal-Wajer) |
|---|---|---|
| Mekkaniżmu ta 'titjib primarju | Disturb tal-fluss + żona tal-wiċċ estiża | Taħlit ta' dawwar / vortiċi |
| Effettività f'Re baxx (100-800) | Għoli (titjib 2-4x) | Baxxa (spiss<1.5x) |
| Effettività f'Re għolja (2000-10000) | Moderat (1.5-2.5x) | Għoli ħafna (2-3x) |
| Żieda fil-waqgħa tal-pressjoni | Da moderat għal għoli (2-5x tubu vojt) | Da moderat għal għoli (2-6x tubu vojt) |
| Żona addizzjonali tat-trasferiment tas-sħana | Iva (sinifikanti) | Nru |
| Azzjoni mekkanika tat-tindif tal-ħajt | Inserzjonijiet tal-pinzell: iva; malji: minimu | Nru |
| Tendenza li jħammġu / jonsbu partiċelli | Għoli (malji jistgħu jinstaddu) | Baxx għal moderat (mogħdija tal-fluss miftuħa) |
| Faċilità tat-tindif | Diffiċli (malji jista 'jkollhom bżonn sostituzzjoni) | Moderat (insert jista' jinġibed u jitnaddaf) |
| Spiża tal-manifattura | Ogħla (knitting jew tfarfir speċjalizzat) | T'isfel (estrużjoni jew coiling sempliċi tal-plastik) |
-Applikazzjonijiet ta' Fluss Baxx: Il-Punt Ħelu għall-Inserzjonijiet tal-malji u l-Pinzell
F'applikazzjonijiet ta'-fluss baxx-bħal loops alimentati bil-gravità, fluwidi viskużi f'reġim laminari, jew skambjaturi tas-sħana kompatti b'tulijiet ta' tubi qosra ħafna-malji u inserzjonijiet tal-brush jegħlbu b'mod sinifikanti turbulaturi solidi. Minħabba li l-effett tal-wiċċ estiż ma jiddependix fuq il-veloċità tal-fluss, anke fluwidu kważi staġnat jista 'jibbenefika miż-żona ta' trasferiment tas-sħana żejda pprovduta mill-malja. L-iskambjaturi tas-sħana PTFE użati f'sistemi ta 'kampjunar, impjanti pilota tal-laboratorju, jew unitajiet ta' dożaġġ kimiku b'rendiment baxx ħafna drabi jimpjegaw inserzjonijiet tal-malji biex jiksbu prestazzjoni termali aċċettabbli mingħajr ma tiżdied il-kapaċità tal-pompa.
Il-mekkaniżmu doppju ta 'titjib jagħmel ukoll l-inserzjonijiet tal-pinzell attraenti għal fluwidi li huma kemm viskużi kif ukoll suxxettibbli għal fouling ħafif. Il-lanżit radjali jinbarax bil-mod il-ħajt tat-tubu hekk kif il-fluwidu jċaqlaqhom, u jipprevjeni l-akkumulazzjoni tad-depożiti. Din il-proprjetà li tnaddaf waħedha mhijiex kondiviża minn inserzjonijiet tal-malji (li għandhom tendenza li jaqbdu solidi) jew minn turbulaturi solidi (li ma jikkuntattjawx mal-ħajt b'mod uniformi).
Limitazzjoni notevoli: Fouling u Cleanability
Limitazzjoni notevoli ta 'inserzjonijiet tal-malji hija t-tendenza għolja tagħhom li jimlew. Kwalunkwe materja partikulata, solut kristallizzanti, jew prekursur polimeriku fil-fluwidu jistgħu jinqabdu fl-interstices fini tal-malja. Ladarba mħawda, daħħal tal-malji huwa estremament diffiċli biex jitnaddaf. It-tixrib kimiku jista 'ma jippenetrax il-fond tal-malja, u t-tindif mekkaniku (tfarfir) huwa impossibbli mingħajr ma tneħħi l-inserit. F'ħafna applikazzjonijiet farmaċewtiċi u tal-ikel, l-inserzjonijiet tal-malji huma għalhekk meqjusa li jintremew-jiġu sostitwiti meta l-waqgħa tal-pressjoni ssir eċċessiva.
L-inserzjonijiet tal-pinzell huma kemmxejn inqas suxxettibbli għall-insib ta' solidi, minħabba li l-lanżit huma spazjati (tipikament spazji ta' 1-3 mm). Madankollu, materjali fibrużi jew depożiti li jwaħħlu xorta jistgħu jgħaqqdu bejn il-lanżit. Turbulaturi solidi, għall-kuntrarju, jippreżentaw passaġġ ta 'fluss ferm aktar miftuħ; tejp mibrum iħalli 50-70% tas-sezzjoni trasversali vojta, u l-partiċelli għandhom it-tendenza li jgħaddu mingħajr ma jpoġġu.
Għal fluwidi li fihom solidi li joborxu, inserzjonijiet tal-malji jbatu minn xedd aċċellerat tal-filamenti (speċjalment jekk jintuża metall). Il-malja PTFE jew PFA hija ratba u durabbli kontra attakk kimiku iżda tista 'tinqata' minn partiċelli li jaqtgħu. F'servizzi bħal dawn, tejps mibrumin PTFE solidu huma ferm aktar robusti.
Konsiderazzjonijiet ta' Kompatibbiltà tal-Materjal
L-inserzjonijiet tal-malji u l-pinzell jistgħu jiġu fabbrikati minn PTFE, PFA, jew metall. Għal ambjenti korrużivi, PTFE jew PFA huma obbligatorji. Madankollu, l-innittjar tal-monofilament PTFE f'malja stabbli huwa teknikament ta 'sfida u għali. Il-malja innittjata PTFE kummerċjali hija disponibbli iżda ħafna drabi għandha saħħa mekkanika limitata. Il-PFA huwa aktar flessibbli u aktar faċli biex jinħabat, b'temperatura massima ogħla (260 grad vs . 110 grad għal PTFE). Il-malja tal-metall (eż., Hastelloy jew titanju) hija għażla meta l-fluwidu tal-proċess ma jkunx aggressiv għall-metall, iżda mbagħad l-iskop tal-użu ta 'tubu PTFE-inertezza kimika sħiħa-jiġi parzjalment megħlub. Inserzjonijiet tal-metall f'tubi PTFE jistgħu wkoll joħolqu koppji galvaniċi jekk il-folja tat-tubu jew header huwa metall.
Għal inserzjonijiet tal-pinzell, il-qalba ċentrali hija tipikament virga PTFE jew wajer tal-metall miksi b'PTFE. Il-lanżit ħafna drabi huma monofilamenti PTFE jew PFA. Għandha tingħata attenzjoni bir-reqqa biex jiġi żgurat li l-ponot tal-lanżit ma jorbux il-ħajt tat-tubu PTFE fuq perjodi twal.
Meta Agħżel Kull Tip
Agħżel inserzjonijiet tal-malji jew tal-pinzell meta:
In-numri ta' Reynolds huma konsistentement taħt it-800.
It-trasferiment massimu tas-sħana għal kull unità ta 'tul huwa meħtieġ b'rati ta' fluss baxxi.
Il-fluwidu huwa nadif (għall-malji) jew biss ħafif (għal pinzell).
Erja tal-wiċċ addizzjonali hija meħtieġa biex tikkumpensa għall-konduttività termali baxxa tal-ħajt tat-tubu.
L-iskambjatur tas-sħana huwa kompatt u limitat għall-erja.
Agħżel turbulaturi solidi (tejp mibrum jew coil tal-wajer) meta:
Reynolds numbers are moderate to high (>1500).
Il-fluwidu fih partikuli jew jiflaħ faċilment (mogħdija miftuħa hija aktar sigura).
Is-sempliċità u l-ispiża baxxa tal-manifattura huma prijoritajiet.
L-inserit għandu jitneħħa għat-tindif.
Il-waqgħa tal-pressjoni għandha tkun ibbilanċjata kontra t-titjib (turbulaturi solidi jagħtu fattur ta 'prestazzjoni termali aħjar f'Re ogħla).
Konklużjoni
L-inserzjonijiet tal-malji u l-pinzell jimlew niċċa speċifika fid-disinn tal-iskambjatur tas-sħana PTFE: applikazzjonijiet b'veloċità baxxa, b'viskożità għolja jew b'żona limitata fejn turbulaturi solidi jitilfu l-effettività. Il-mekkaniżmu doppju tagħhom ta 'disturb tal-fluss u l-erja tal-wiċċ estiża jipprovdu qligħ sostanzjali fit-trasferiment tas-sħana anke f'numri ta' Reynolds baxxi ħafna. Madankollu, dan jiġi ma 'ispiża tal-manifattura ogħla, tendenza akbar ta' fouling, u diffikultà għat-tindif. L-għażla tal-inserzjoni fl-aħħar mill-aħħar tiddependi fuq il-proprjetajiet tal-fluwidu u r-reġim operattiv-fluwidi nodfa, li jiċċaqilqu bil-mod jibbenefikaw minn inserzjonijiet tal-malji, filwaqt li nixxigħat b'fluss ogħla jew mgħobbija bil-partikuli huma moqdija aħjar minn turbulaturi solidi robusti. Il-fehim ta' dan il-kompromess jippermetti lill-inġiniera tal-proċess li jagħżlu l-aktar metodu ta' titjib xieraq għal kull servizz uniku ta' skambjatur PTFE.
