L--Importanza tal-Valur U
Il-koeffiċjent ġenerali tat-trasferiment tas-sħana-U-valur-tiddetermina kemm sħana tittrasferixxi skambjatur tas-sħana PTFE għal kull metru kwadru għal kull grad ta' differenza fit-temperatura. Stima mhux preċiża tal-valur U-tipproduċi skambjatur tas-sħana ta' daqs mhux korrett. Il-coil huwa jew żgħir wisq biex jissodisfa d-dazju tas-sħana jew kbir u għali bla bżonn.
L-istima tal-valur U-għall-iskambjaturi tas-sħana PTFE tvarja minn skambjaturi tal-metall f'aspett kritiku wieħed: ir-reżistenza tal-ħajt tat-tubu hija sinifikanti. Għall-istainless steel, ir-reżistenza tal-ħajt ħafna drabi hija negliġibbli. Għal PTFE, b'konduttività termali 60 darba aktar baxxa, ir-reżistenza tal-ħajt hija komponent ewlieni tal-valur totali U-. Li tinjoraha twassal għal żbalji sostanzjali fid-daqs.
Stima preċiża tal-valur U-teħtieġ li jingħaddu tliet reżistenzi f'serje: il-film tal-ġnub tal-fwar-intern, il-ħajt tat-tubu PTFE, u l-film tal-ġnub tal-proċess estern-. Kull wieħed jikkontribwixxi għat-total. L-akbar reżistenza tiddomina l-valur U-.
It-Tliet Reżistenzi f'Serje
Il-koeffiċjent ġenerali tat-trasferiment tas-sħana huwa l-invers tas-somma tar-reżistenzi individwali. Kull reżistenza tirrappreżenta barriera tas-sħana li trid taqsam.
Ir-reżistenza interna tal-film tiddependi fuq il-koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana tal-fwar-ġenb. Għall-kondensazzjoni tal-fwar ġewwa tubu, dan il-koeffiċjent huwa għoli-tipikament 5,000-10,000 W/m²·K. Ir-reżistenza hija żgħira, ħafna drabi inqas minn 10% tat-total.
Ir-reżistenza tal-ħajt tat-tubu tiddependi fuq il-konduttività termali PTFE u l-ħxuna tal-ħajt. Għal tubi PTFE tal-ħajt ta '1.0mm b'konduttività ta' 0.25 W/m·K, ir-reżistenza tal-ħajt hija 0.001 / 0.25=0.004 m²·K/W. Din ir-reżistenza hija ffissata mill-għażla tal-materjal u l-ħxuna tal-ħajt. Tipikament jirrappreżenta 20-40% tar-reżistenza totali.
Ir-reżistenza esterna tal-film tiddependi fuq il-proċess-konvezzjoni tal-ġenb. Taħt konvezzjoni sfurzata b'veloċità tal-fluwidu ta '0.5-0.8 m/s wara t-tubi, il-koeffiċjent estern ivarja minn 400-800 W/m²·K għal soluzzjonijiet milwiema. Ir-reżistenza hija 0.00125-0.0025 m²·K/W. Din hija ħafna drabi l-akbar reżistenza waħda, li tirrappreżenta 40-60% tat-total.
Tabella 1: U-Komponenti tal-Kalkolu tal-Valur għal Skambjatur tas-Sħana PTFE (10mm OD, 1mm Ħajt, Konvezzjoni Sfurzata)
| Komponent tar-reżistenza | Koeffiċjent (W/m²·K) | Reżistenza (m²·K/W) | % tar-Reżistenza Totali |
|---|---|---|---|
| Intern (fwar li jikkondensa) | 8,000 | 0.000125 | 6% |
| Ħajt tat-tubu PTFE (1.0mm) | 250 (k/δ) | 0.004 | 43% |
| Esterni (konvezzjoni sfurzata, 0.6 m/s) | 600 | 0.00167 | 38% |
| Allowance tal-fouling (servizz nadif) | 5,000 | 0.0002 | 13% |
| Valur ġenerali U- | 167 | 0.006 | 100% |
Kalkolu għal soluzzjoni ta 'aċidu milwiema f'60 grad b'veloċità ta' crossflow ta '0.6 m/s. Konċessjoni tal-fouling għall-wiċċ inizjalment nadif tal-PTFE. Il-valur attwali tal-kamp U-tiddegrada hekk kif jakkumula l-fouling.
Effetti ta' Konvezzjoni Sfurzata fuq il-Valur U-
Il-konvezzjoni sfurzata żżid il-koeffiċjent estern tat-trasferiment tas-sħana, u tnaqqas ir-reżistenza esterna tal-film. Dan itejjeb il-valur ġenerali U-. Iżda t-titjib għandu limiti minħabba li r-reżistenza tal-ħajt tal-PTFE hija fissa u sostanzjali.
Irduppjar tal-veloċità tal-fluwidu minn 0.3 m/s għal 0.6 m/s iżid il-koeffiċjent estern minn bejn wieħed u ieħor 350 sa 600 W/m²·K. Il-valur ġenerali U-jitjieb minn 145 għal 167 W/m²·K-żieda ta' 15 % biss. Żidiet ulterjuri fil-veloċità jipproduċu qligħ li jonqos hekk kif ir-reżistenza tal-ħajt fissa ssir dominanti.
Din l-imġieba tvarja minn skambjaturi tas-sħana tal-metall, fejn il-veloċità li tiżdied tista' ttejjeb b'mod drammatiku l-valur U-għaliex ir-reżistenza tal-ħajt hija negliġibbli. Għall-iskambjaturi PTFE, ir-reżistenza tal-ħajt tistabbilixxi limitu fuq il-valur U-li jista 'jinkiseb irrispettivament mill-kundizzjonijiet tal-fluss.
Kejl tal-Qasam vs Kalkolu
Il-valuri U-ikkalkulati jipprovdu stimi tad-disinn. Il-kejl fuq il-post jikkonferma l-prestazzjoni attwali. Il-valur tal-kamp U-huwa determinat billi jitkejjel id-dazju tas-sħana (minn rata tal-fluss u bidla fit-temperatura fuq kull naħa) u jiġi diviż bl-erja tal-wiċċ magħrufa u LMTD imkejjel.
Valur ta' U-kamp b'mod sinifikanti aktar baxx mill-istima kkalkulata jindika fouling, għargħar ta' kondensat, jew distribuzzjoni ħażina tal-fluss. It-tendenza regolari tal-valur U-jipprovdi twissija bikrija dwar problemi li qed jiżviluppaw qabel ma jaffettwaw il-produzzjoni.
Għal skambjaturi tas-sħana PTFE ġodda, għandu jiġi stabbilit valur U-bażiku waqt l-ikkummissjonar. Din il-linja bażi ssir ir-referenza għall-paraguni kollha tal-prestazzjoni futuri.
Sommarju
L-iskambjatur tas-sħana PTFE U-stima tal-valur tgħaqqad ir-reżistenzi tal-film intern, tal-ħajt tat-tubu u tal-film estern. Ir-reżistenza tal-ħajt tal-PTFE, iffissata mill-konduttività u l-ħxuna tal-materjal, tirrappreżenta frazzjoni sinifikanti tat-total-tipikament 30-45%. Din ir-reżistenza tal-ħajt tillimita l-valur U massimu li jista 'jinkiseb irrispettivament mit-titjib tal-fluss.
Il-konvezzjoni sfurzata ttejjeb il-koeffiċjent tal-film estern iżda tipproduċi qligħ li jonqos hekk kif tiddomina r-reżistenza tal-ħajt. Il-valuri ta' U-ikkalkulati għandhom jiġu vverifikati permezz ta' kejl fuq il-post u għandhom tendenza matul iż-żmien biex jiġu identifikati fouling jew degradazzjoni oħra.
Analiżi tal-inġinerija għall-kalkolu tal-valur U-tal-iskambjatur tas-sħana PTFE f'kundizzjonijiet speċifiċi tal-proċess hija disponibbli fuq is-sottomissjoni tal-proprjetajiet tal-fluwidu, il-veloċità tal-fluss, l-ispeċifikazzjonijiet tat-tubi, il-kundizzjonijiet tal-fwar, u d-dejta tat-temperatura operattiva.
