Il-Piena tal-Vikożità
Kotba tat-trasferiment tas-sħana jipprovdu stimi tal-valur U-għall-fluwidi bħall-ilma-b'veloċitajiet moderati. Dawn l-istimi jfallu meta jiġu applikati għal-soluzzjonijiet ta' polimeri ta' viskożità għolja-alkoħol tal-polivinil, ċelluloża tal-karbossimetil, jew emulsjonijiet tal-lattiċe konċentrati-fejn il-viskożitajiet ivarjaw minn 100 sa 10,000 centipoise.
F'dawn il-fluwidi, in-numru ta' Reynolds huwa baxx. Il-fluss huwa laminari. Is-saff tal-konfini termali huwa oħxon. Il-konvezzjoni naturali hija mrażżna. Il-koeffiċjent ġenerali tat-trasferiment tas-sħana għal skambjatur tas-sħana PTFE jista' jinżel għal 50-100 W/m²·K-terz-terz sa wieħed minn ħamsa tal-280 W/m²·K li jistgħu jinkisbu bl-ilma.
L-applikazzjoni ta' fattur ta' derating għall-valur U-ibbażat fuq l-ilma huwa l-approċċ tad-disinn standard. Iżda fattur ta' derating wieħed huwa insuffiċjenti minħabba li l-viskożità tiddependi mit-temperatura-. Il-fluwidu ħdejn il-wiċċ sħun PTFE għandu viskożità aktar baxxa mill-fluwidu bl-ingrossa. Dan joħloq effett ta' trasferiment tas-sħana li jsaħħaħ l-awto-li fattur ta' derating kostanti sempliċi ma jaqbadx.
Ir-Reazzjoni dwar it-Temperatura-Viskożità
Soluzzjonijiet ta' polimeri juru dipendenza qawwija fuq it-temperatura-viskożità. Soluzzjoni b'viskożità ta' 1,000 cP f'25 grad jista' jkollha viskożità ta' 200 cP biss f'60 grad -tnaqqis ta' ħames darbiet. Meta dan il-fluwidu jikkuntattja ħajt ta 'tubu PTFE f'80-100 grad, il-fluwidu fis-saff tal-konfini jisħon għal temperatura bejn il-ħajt u t-temperaturi tal-massa. Il-viskożità tagħha tinżel b'mod sinifikanti. Il-viskożità mnaqqsa ttejjeb it-trasferiment tas-sħana relattiv għal dak li jbassar kalkolu li juża viskożità tat-temperatura tal-massa.
Dan ir-rispons tal-viskożità tat-temperatura-tpatti parzjalment il-penali tal-fluss laminari. Skambjatur tas-sħana PTFE li jidher serjament taħt id-daqs ibbażat fuq kalkoli tal-viskożità tal-massa jista 'jwettaq b'mod adegwat minħabba li l-fluwidu tas-saff tal-konfini msaħħna huwa ħafna inqas viskuż milli suppost.
Il-fattur ta' derating korrett huwa responsabbli għal dan l-effett. Mhuwiex multiplikatur fiss iżda funzjoni tar-relazzjoni tal-viskożità-temperatura tas-soluzzjoni speċifika tal-polimer.
Tabella 1: Fatturi ta' Derating tal-Valur U-għall-Iskambjaturi tas-Sħana PTFE fi Fluwidi ta'-Vikożità Għolja
| Vikożità ta' Fluwidu Bulk f'Temperatura Operattiva (cP) | Temperatura-Sensittività tal-Vikożità | Valur U-Rakkomandat (W/m²·K) | Fattur ta' Derating Relattiv għall-Ilma (280 W/m²·K) | Noti |
|---|---|---|---|---|
| 1-10 (bħal ilma) | Baxx | 250-280 | 0.9-1.0 | Penali ta' viskożità negliġibbli |
| 10-50 | Moderat | 180-240 | 0.65-0.85 | Effetti laminari ħfief |
| 50-200 | Moderat-Għoli | 120-180 | 0.43-0.65 | Fluss laminari dominanti |
| 200-500 | Għoli | 80-130 | 0.29-0.46 | Feedback qawwi ta' temperatura-viskożità |
| 500-2,000 | Għoli | 60-100 | 0.21-0.36 | Feedback sinifikanti; aġitazzjoni ta 'benefiċċju kbir |
| 2,000-10,000 | Għolja ħafna | 40-70 | 0.14-0.25 | Aġitazzjoni mekkanika essenzjali; konvezzjoni naturali negliġibbli |
U-values assume moderate mechanical agitation (impeller Reynolds >100). Għal fluwidi mhux kwieti, naqqas il-valuri U-bi 30-50%.
Il-Multiplikatur tal-Aġitazzjoni
F'fluwidi ta'-viskożità għolja, il-konvezzjoni naturali hija dgħajfa jew assenti. It-trasferiment tas-sħana jiddependi kompletament fuq konvezzjoni sfurzata minn aġitazzjoni mekkanika. Mingħajr aġitazzjoni, is-saff tal-fluwidu msaħħna madwar it-tubi PTFE jistaġna. It-trasferiment tas-sħana jinżel għal rati ta' konduzzjoni-limitati.
Il-valuri U-fit-tabella jassumu aġitazzjoni mekkanika adegwata. Għal tankijiet mingħajr aġitazzjoni mekkanika, il-valuri U-għandhom jitnaqqsu bi 30-50 % addizzjonali. Id-disinn tal-iskambjatur tas-sħana PTFE għandu jinkludi speċifikazzjonijiet ta 'aġitazzjoni bħala parti integrali tad-daqs termali.
Għal fluwidi b'viskożitajiet 'il fuq minn 2,000 cP, l-aġitazzjoni mekkanika mhix fakultattiva-hija rekwiżit biex jinkisbu rati ta' trasferiment tas-sħana utli. Il-qawwa tal-aġitatur u d-disinn tal-impeller għandhom jiġu speċifikati flimkien mal-erja tal-wiċċ tal-iskambjatur tas-sħana.
Marġni tad-Daqs għall-Inċertezza
Id-dejta tal-viskożità għal soluzzjonijiet tal-polimer spiss titkejjel fi ftit temperaturi diskreti u tiġi estrapolata. L-estrapolazzjoni tintroduċi inċertezza fil-kalkolu tal-valur U-. Marġini ta 'daqs konservattiv ta' 15-25% erja tal-wiċċ addizzjonali huwa rakkomandat għal applikazzjonijiet fejn il-kwalità tad-dejta tal-viskożità hija inċerta.
Test ta' trasferiment tas-sħana fuq skala-pilota bil-fluwidu tal-proċess attwali, jekk ikun fattibbli, jipprovdi l-aktar data affidabbli tal-valur U-. It-test juża kolja żgħira ta 'PTFE mgħaddsa f'kampjun tal-fluwidu tal-proċess, b'input tas-sħana mkejjel u rispons għat-temperatura. Il-valur U-riżultanti huwa skalat għall-iskambjatur ta'-daqs sħiħ mingħajr ma titnaqqas l-inċertezza.
Sommarju
L-iskambjaturi tas-sħana PTFE li joperaw f'soluzzjonijiet ta' polimeri ta'-viskożità għolja jeħtieġu fatturi ta' derating tal-valur U- ta' 0.14 sa 0.85 relattiv għall-valuri tad-disinn ibbażati fuq l-ilma-, skont il-viskożità tal-massa u s-sensittività tat-temperatura. L-effett ta' feedback tat-temperatura-viskożità fis-saff tal-konfini msaħħna jikkumpensa parzjalment il-penali tal-fluss laminari.
L-aġitazzjoni mekkanika hija essenzjali għat-trasferiment tas-sħana utli fi fluwidi 'l fuq minn 500 cP. Marġini ta' daqs ta' 15-25% jammontaw għall-inċertezza tad-dejta tal-viskożità. Għal applikazzjonijiet kritiċi, l-ittestjar tat-trasferiment tas-sħana fuq skala pilota jelimina l-inċertezza tad-derating.
Analiżi tal-inġinerija għad-daqs tal-iskambjatur tas-sħana PTFE f'applikazzjonijiet speċifiċi ta'-viskożità għolja hija disponibbli fuq is-sottomissjoni tad-dejta tat-temperatura tal-viskożità tal-fluwidu-, firxa tat-temperatura operattiva, metodu ta 'aġitazzjoni u intensità, u dazju tas-sħana meħtieġ.
