Plūsmas konfigurācijas izvēle
PTFE apvalka-un-caurules siltummaini piespiedu cirkulācijas cilpā var izvietot pretplūsmā- (procesa šķidruma un tvaika plūsma pretējos virzienos) vai paralēlā-plūsmā (abi plūst vienā virzienā). Konfigurācija ietekmē logaritmisko vidējo temperatūras starpību, temperatūras profilu gar siltummaini un maksimālo caurules sieniņu temperatūru.
Lielākajai daļai apkures lietojumu priekšroka tiek dota pretplūsmai-, jo tā nodrošina augstāku LMTD vienādām ieplūdes un izplūdes temperatūrām. Procesa šķidrums izplūst temperatūrā, kas tuvojas tvaika ieplūdes temperatūrai, maksimāli palielinot siltuma atgūšanu. Tomēr paralēlai plūsmai ir priekšrocības, ja ir jāierobežo maksimālā caurules sieniņu temperatūra-karstākais procesa šķidrums saskaras ar karstāko tvaiku tajā pašā galā, tādējādi sienas temperatūra ir vienmērīgāka visā caurules garumā.
PTFE apmainītājiem, kur maksimālā sienu temperatūra rada bažas par šļūdes ilgumu, izvēle starp pretplūsmu-plūsmu un paralēlo-plūsmu ietver kompromisu starp termisko veiktspēju un mehānisko ilgmūžību.
LMTD salīdzinājums
LMTD pret-plūsmai ir: LMTD_cf=(ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1/ΔT2), kur ΔT1 ir temperatūras starpība vienā galā (tvaika ieplūde - procesa izvade) un ΔT2 ir atšķirība procesa otrā galā {{1}process (steam).
Paralēlai -plūsmai: LMTD_pf=(ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1/ΔT2), kur ΔT1 ir starpība ieplūdes galā (tvaika ieplūde - procesa ieeja) un ΔT2 ir atšķirība izplūdes galā {{10}process).
Procesa šķidrumam, kas uzkarsēts no 20 grādiem līdz 60 grādiem, izmantojot 3 barg piesātinātu tvaiku pie 143 grādiem, LMTD pretplūsmai ir aptuveni 101 grāds. Paralēlai -plūsmai tas ir aptuveni 96 grādi. 5% atšķirība nozīmē, ka pretplūsmas mainītājam ir nepieciešams par 5% mazāks virsmas laukums tādam pašam pienākumam{13}}kas ir neliela, bet reāla priekšrocība.
| Parametrs | Skaitītāja-plūsma | Paralēla{0}}plūsma |
|---|---|---|
| Procesa ieplūdes temperatūra | 20 grādi | 20 grādi |
| Procesa izejas temperatūra | 60 grādi | 60 grādi |
| Tvaika temperatūra (pastāvīga) | 143 grādi | 143 grādi |
| LMTD | 101 grāds | 96 grādi |
| Relatīvais virsmas laukums vienam un tam pašam pienākumam | 0,95 (mazāks) | 1,00 (bāzes līmenis) |
| Maksimālā caurules sienas temperatūra | 143 grādi procesa izplūdes galā | 143 grādi procesa ieplūdes galā |
| Sienas temperatūras viendabīgums | Atšķiras gar cauruli | Vienveidīgāks |
Sienas temperatūras apsvērumi attiecībā uz PTFE
Pret-plūsmas apmainītājā caurules siena ir karstākā procesa izplūdes galā, kur 143 grādu tvaiks saskaras ar 60 grādu procesa šķidrumu. Vietējā sienas temperatūra tuvojas 140 grādiem, kas šajā caurules daļā veicina augstu šļūdes ātrumu.
Paralēlā -plūsmas siltummainī 143 grādu tvaiks saskaras ar 20 grādu ieplūdes procesa šķidrumu ieplūdes galā. Lielā temperatūras starpība rada lielu siltuma plūsmu, taču sienas temperatūra patiesībā ir zemāka nekā skaitītāja plūsmas gadījumā, jo aukstais procesa šķidrums efektīvāk atdzesē caurules sienu. Sienas temperatūra ir vienmērīgāka visā caurules garumā,{6}}gan tvaiks, gan procesa šķidrums kopā atdziest, ejot caur siltummaini.
PTFE caurulēm, kas darbojas tuvu temperatūras robežai, paralēlā -plūsma var nodrošināt nelielu maksimālās sienas temperatūras samazināšanos, pagarinot šļūdes kalpošanas laiku. Lielākajai daļai lietojumu ieguvums ir neliels -5–10 grādu sienas temperatūras samazināšana, taču siltummaiņiem, kas darbojas PTFE temperatūras diapazona augšējā galā (virs 150 grādiem), samazinājums var būt ievērojams attiecībā uz kalpošanas laiku.
Ieteikums
Lielākajai daļai PTFE siltummaiņu lietojumu ieteicamā konfigurācija ir pretplūsma{0}}. 5% virsmas laukuma priekšrocība samazina siltummaiņa izmēru un izmaksas. Sienas temperatūras starpība starp abām konfigurācijām ir neliela pie tipiskām darba temperatūrām (zem 150 grādiem).
Lietojumprogrammām ar tvaika temperatūru virs 150 grādiem, kur šļūdes ilgums ir galvenais konstrukcijas ierobežojums, ir jāņem vērā paralēlā plūsma. Vienmērīgāka sienas temperatūra samazina maksimālo šļūdes ātrumu caurules karstākajā daļā, pagarinot kopējo kalpošanas laiku. Pieticīgais nepieciešamās virsmas pieaugums ir attaisnojams ar ilgāku laiku starp cauruļu nomaiņām.
Kopsavilkums
Pretplūsmas-konfigurācija nodrošina par 5% lielāku LMTD un prasa mazāku virsmas laukumu nekā paralēlai plūsmai tādam pašam apkures slodzei. Tā ir vēlamā izvēle lielākajai daļai PTFE siltummaiņu lietojumu. Paralēlā -plūsma piedāvā nelielu maksimālās caurules sienas temperatūras samazinājumu, kas var pagarināt šļūdes kalpošanas laiku siltummaiņiem, kas darbojas virs 150 grādiem tvaika temperatūrā. Izvēle līdzsvaro termisko efektivitāti pret mehānisko ilgmūžību.
Inženiertehniskais atbalsts PTFE siltummaiņa plūsmas konfigurācijas izvēlei ir pieejams, iesniedzot procesa šķidruma temperatūru, tvaika spiedienu un nepieciešamo kalpošanas laiku.
