Kad šķidruma un tvaiku maisījums nonāk PTFE siltummainī, plūsmas modelim -neatkarīgi no tā, vai tas ir burbuļojošs, slāņains, gredzenveida vai slāņains{1}}, ir dominējoša ietekme uz siltuma pārneses veiktspēju un mehānisko stabilitāti. Tāpēc rūpīgi jāizvēlas cauruļu saišķa ģeometrija, lai kontrolētu šo raksturīgo nestabilo režīmu un novērstu plūsmas dinamikas bojājumus.
Sarežģītības pārvaldība divu{0}}fāžu plūsmas sistēmās
Divu -fāžu plūsma rada ievērojamu konstrukcijas nenoteiktību, jo fāzu sadalījums nepārtraukti mainās visā siltummaiņa garumā. Spiediena, temperatūras un ātruma mijiedarbība nosaka, vai tvaiki un šķidrums paliek labi-jaukti vai sadalās nestabilās struktūrās, piemēram, slāņos vai slāņos.
Šī iemesla dēļcauruļu skaitīšanas izkārtojums PTFE siltummaiņa divfāžu plūsmadizains galvenokārt ir vērsts uz stabila un paredzama plūsmas režīma uzturēšanu visā siltuma pārneses procesā.
Caurules-Sānu konfigurācija divu-fāžu darbībai
Vārīšanai vai kondensēšanai vislabākā prakse ir izvadīt divu{0}}fāžu maisījumu caur horizontālā siltummaiņa caurules pusi. Šai konfigurācijai ir vairākas priekšrocības:
Vairāk kontrolēts plūsmas sadalījums pa atsevišķām caurulēm
Samazināts liela mēroga-fāzu atdalīšanas risks, salīdzinot ar čaulas-puses darbību
Paredzamāka hidrodinamiskā uzvedība katrā plūsmas ceļā
Horizontālā orientācija vēl vairāk palīdz stabilizēt fāzes sadalījumu, ļaujot gravitācijai palīdzēt daļējā stratifikācijā, neizraisot nopietnu plūsmas nepareizu sadalījumu.
Mērķis ir uzturēt šķidrumu un tvaiku cieši sajauktus režīmā, kas atbalsta augstus siltuma pārneses koeficientus, vienlaikus samazinot mehānisko spriegumu uz siltummaiņa struktūru.
Cauruļu skaita ietekme uz plūsmas režīmu
Caurules skaits tieši nosaka masas plūsmu katrā mēģenē. Fiksētam kopējam plūsmas ātrumam, palielinot cauruļu skaitu, tiek samazināts ātrums uz vienu cauruli, savukārt, samazinot cauruļu skaitu, palielinās ātrums.
Ātrums ir galvenais vadības parametrs plūsmas režīma izvēlei:
Mazs ātrums → stratificēta vai atdalīta plūsma
Vidējais ātrums → lodes plūsma (nevēlama)
Liels ātrums → gredzenveida vai izkliedēta plūsma (vēlams siltuma pārnesei)
Projektēšanas mērķis parasti ir uzturēt gredzenveida vai smalki izkliedētu plūsmu, kur šķidrums tiek izplatīts kā plāna kārtiņa vai pilieni nepārtrauktā tvaika fāzē. Šie režīmi nodrošina augstus siltuma pārneses koeficientus un stabilu darbību.
Plūsmas modeļa prognozēšana parasti tiek atbalstīta, izmantojot empīriskus un daļēji{0}}empīriskus modeļus, piemēram, Beikera vai Taitela–Duklera plūsmas kartes, kas nosaka režīma robežas, pamatojoties uz masas plūsmu, kvalitāti un fizikālajām īpašībām.
Nepareizas caurules izkārtojuma izvēles sekas
Nepareizs cauruļu skaits un izkārtojuma izvēle var radīt būtiskas darbības problēmas divfāzu PTFE apmainītājos.
Gliemežu plūsmas nestabilitāte
Kad ātrums nokrītas lodes plūsmas režīmā, veidojas lieli mainīgi šķidruma un tvaika aizbāžņi. Šie lodes rada spiediena svārstības un mehānisku vibrāciju, kas var izraisīt:
Noguruma slodze uz PTFE caurulēm
Sprieguma koncentrācija cauruļu{0}}lokšņu savienojumos
Samazināta siltuma pārneses efektivitāte periodiskas mitrināšanas dēļ
Lai gan PTFE piemīt raksturīga elastība, kas palīdz slāpēt vibrācijas, tas nav pasargāts no ilgstošas{0}}noguruma bojājumiem cikliskās slodzes apstākļos.
Plūsmas nepareiza izplatīšana un izžūšana{0}}
Ja ātrums ir pārāk mazs, atsevišķās caurulēs var notikt fāzu atdalīšanās. Tvaiki var plūst, kamēr šķidrums nosēžas, izraisot caurules daļu izžūšanu. Tas izraisa lokālu pārkaršanu un samazina siltuma veiktspēju.
Vārīšanas sistēmās izžūšanas apstākļi ir īpaši svarīgi, jo tie ievērojami samazina siltuma pārneses koeficientus un var paātrināt materiāla noārdīšanos.
Projektēšanas mērķis: kontrolēta divu{0}}fāžu transportēšana
Galvenais dizaina mērķis ir uzturēt stabilu, labi{0}}jauktu plūsmas struktūru visā caurules garumā. Tas tiek panākts, līdzsvarojot cauruļu skaitu, diametru un kopējo masas plūsmu, lai nodrošinātu, ka neviena no fāzēm nedominē lokāli.
Pareizi izstrādāta sistēma nodrošina, ka ātrums paliek gredzenveida vai izkliedētās plūsmas apgabalā visā darbības diapazonā, tostarp daļējas slodzes apstākļos.
PTFE loma divu{0}}fāžu plūsmas stabilitātē
PTFE mehāniskā elastība nodrošina zināmu toleranci pret vibrācijas{0}}izraisīto spriegumu salīdzinājumā ar stingrām metāla caurulēm. Tomēr šī priekšrocība neizslēdz nepieciešamību pēc pareizas hidrauliskās konstrukcijas.
Ja slinkuma apstākļi saglabājas, atkārtota mehāniska cikliskuma izmantošana joprojām var izraisīt locītavu nogurumu vai ilgstošu -strukturālo degradāciju. Tāpēc materiāla atbilstība tiek uzskatīta par sekundāru ieguvumu, nevis pareizas plūsmas režīma kontroles aizstājēju.
Secinājums
Cauruļu skaitam un izkārtojuma izvēlei PTFE apmainītājiem, kas apstrādā divu{0}}fāžu plūsmu, ir jāvadās pēc nepieciešamības uzturēt stabilu, labi{1}}jauktu plūsmas režīmu. Pareiza konstrukcija ir paredzēta gredzenveida vai izkliedētas plūsmas apstākļiem, kontrolējot ātrumu caur atbilstošu caurules -masas plūsmas sadalījumu.
Plūsmas režīma kontrole ir būtiska, lai izvairītos no slinko{0}}vibrācijas un izžūšanas-apstākļiem, kas apdraud gan termisko veiktspēju, gan mehānisko integritāti. Divfāžu plūsmas projektēšana saglabā līdzsvaru starp empīrisko plūsmas kartēšanu, hidraulisko modelēšanu un praktisku inženiertehnisko spriedumu.
