Caurules garuma maiņa-izslēgta
Garākas caurules vienā-PTFE siltummainī nodrošina lielāku virsmas laukumu uz vienu cauruli, samazinot nepieciešamo cauruļu skaitu un vienkāršojot galvenes dizainu. Bet garākas caurules arī palielina tvaika spiediena kritumu no ieplūdes līdz izplūdei. Spiediens caurules kondensāta galā ir zemāks nekā tvaika ieplūdes atverē. Tā kā tvaika piesātinājuma temperatūra samazinās līdz ar spiedienu, efektīvais temperatūras virzošais spēks siltuma pārnesei tiek samazināts visā caurules garumā.
Attiecība starp caurules garumu un spiediena kritumu nosaka praktisko maksimālo garumu vienas -pārejas konstrukcijai. Pārsniedzot šo garumu, piesātinājuma temperatūras zudums izplūdes galā samazina siltuma pārnesi caurules pakārtotajā daļā līdz nepieņemamam līmenim.
Spiediena krituma aprēķins
Tvaika spiediena kritumu taisnā PTFE caurulē aprēķina no Darcy-Weisbach vienādojuma: ΔP=f × (L/D) × (ρ × v² / 2), kur f ir Darcy berzes koeficients, L ir caurules garums, D ir caurules iekšējais diametrs, ρ ir tvaika blīvums, un v ir tvaika blīvums.
Tvaika plūsmai gludās PTFE caurulēs berzes koeficients ir atkarīgs no Reinoldsa skaitļa. Pie tipiskā tvaika ātruma 5-20 m/s 6-10 mm ID caurulēs Reinoldsa skaitlis ir 5000-50 000 turbulentā režīmā. Berzes koeficients gludām caurulēm ir aptuveni 0,02-0,03.
Kad tvaiks kondensējas gar cauruli, tvaika ātrums samazinās. Spiediena kritums nav lineārs ar garumu -augšējā straumes posmā ar lielāku ātrumu ir lielāks spiediena kritums uz metru nekā lejup pa straumi.
| Caurules garums (m) | Ieplūdes spiediens (barga) | Izplūdes spiediens (barga) | Spiediena kritums (bārs) | Izejas piesātinājuma temperatūra ( grāds ) | LMTD zaudējumi (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.0 | 3.0 | 2.96 | 0.04 | 142.5 | 0.5 |
| 2.0 | 3.0 | 2.91 | 0.09 | 141.8 | 1.2 |
| 3.0 | 3.0 | 2.85 | 0.15 | 140.8 | 2.2 |
| 5.0 | 3.0 | 2.70 | 0.30 | 138.5 | 4.8 |
| 8.0 | 3.0 | 2.45 | 0.55 | 135.0 | 9.5 |
Aprēķināts 10 mm OD × 8 mm ID PTFE caurulei, tvaika masas plūsma 1,5 kg/h vienā caurulē, ieplūdes spiediens 3 barg.
Efektīvā temperatūras starpība
Piesātinājuma temperatūras samazināšanās gar cauruli samazina vietējo LMTD izejas galā. Ja procesa šķidrums ir 60 grādu temperatūrā, LMTD pie caurules ieplūdes (143 grādu tvaiks) ir aptuveni 83 grādi. Caurules izvadā ar 0,15 bar spiediena kritumu (2,0 m caurule) tvaika temperatūra ir 140,8 grādi un LMTD ir aptuveni 80,8 grādi -par 2,6 % samazinājums.
Siltuma pārneses aprēķinos tiek izmantots vidējais LMTD visā caurules garumā. 2,0 m caurulei vidējais LMTD ir aptuveni 82 grādi. 5,0 m caurulei ar 0,30 bar spiediena kritumu vidējais LMTD samazinās līdz aptuveni 79 grādiem, -kas ir par 5% mazāk nekā 2,0 m.
LMTD zudums nozīmē, ka garāka caurule nodrošina mazāku siltuma pārnesi uz garuma vienību nekā īsāka caurule. Kopējā siltuma pārnese palielinās līdz ar garumu, bet ar atdeves samazināšanos.
Praktiskais maksimālais caurules garums
Praktiskais maksimālais caurules garums viena-pārejas PTFE siltummainim ir aptuveni 3-4 metri. Pārsniedzot šo garumu, spiediena krituma sods-gan LMTD zudums, gan palielinātais pretspiediens uz tvaika uztvērēja kompensē papildu virsmas laukumu. Lietojumprogrammām, kurām nepieciešams lielāks virsmas laukums, priekšroka dodama vairākām īsākām caurulēm paralēli, nevis mazāku garāku cauruļu skaitu.
Vertikāliem viena -pārejas modeļiem, kur kondensāts aizplūst gravitācijas ietekmē un tvaika-kondensāta plūsma ir līdzstrāva lejup, caurules garums līdz 5 metriem var būt pieņemams, jo gravitācija veicina drenāžu un samazina ar kondensātu saistīto spiediena krituma komponentu.
Kopsavilkums
Tvaika spiediena kritums vienas -pārejas PTFE siltummaiņa caurulē palielinās līdz ar caurules garumu, samazinot piesātinājuma temperatūru izejā un efektīvo LMTD. Praktiskais maksimālais caurules garums ir 3-4 metri horizontālām caurulēm un līdz 5 metriem vertikālām līdzstrāvas lejupejošām konstrukcijām. Pārsniedzot šos garumus, samazinātā siltuma pārneses atdeve un palielinātais pretspiediens kondensāta sistēmā dod priekšroku vairākām īsākām caurulēm paralēli.
Inženiertehniskais atbalsts PTFE siltummaiņa caurules garuma optimizācijai ir pieejams, iesniedzot tvaika spiedienu, siltuma slodzi, caurules izmērus un procesa šķidruma temperatūru.
