Ako použitie rozšírených povrchov (plutvy) na strane plášťa PTFE výmenníka zvyšuje výkon?

Pretože PTFE trubice majú nízku vlastnú tepelnú vodivosť, typickou technikou na dosiahnutie zodpovednosti za prenos tepla je pridanie ďalšej plochy povrchu trubice. Ďalšou možnosťou je pridať rebrá alebo rozšírené povrchy na vonkajšiu stranu rúrok, čím sa zväčší efektívna plocha na prenos tepla bez pridania ďalších rúrok. Táto technika sa bežne používa v tepelných výmenníkoch na strane plášťa- pre vyššiu účinnosť bez väčšieho nárastu veľkosti zariadenia.

Úloha rebier s predĺženým povrchom v PTFE výmenníkoch tepla
Na strane plášťa PTFE výmenníka tepla cirkulujú teplonosné kvapaliny, ako je para alebo úžitková voda, okolo rúrok. Pridanie rebier, či už z PTFE alebo z vodivejších kovov, ako je hliník, výrazne zväčšuje povrchovú plochu dostupnú na prenos tepla. Tento expandovaný povrch môže byť integrovaný (rebrá sú vytvorené ako súčasť rúrky vo výrobnom procese) alebo nezávisle pripevnené k rúrke po konštrukcii.

Rebrá pripevnené k PTFE trubiciam sa používajú na kompenzáciu prirodzenej nízkej tepelnej vodivosti PTFE tým, že poskytujú väčšiu plochu povrchu kvapaliny na -strane plášťa. Viac tepla môže byť odvádzané zo steny rúrky teplonosnou kvapalinou prúdiacou cez rebrá, čo kompenzuje znížený tepelný výkon samotného PTFE materiálu.

Výhody plutiev na strane škrupiny
Hlavnou výhodou zväčšených povrchových rebier na PTFE výmenníkoch tepla je zväčšenie efektívnej plochy kontaktu medzi stranou plášťa a stranou rúrky. Koeficient prestupu tepla na strane plášťa je zvyčajne väčší ako na strane rúry. Tekutina na strane plášťa tak môže absorbovať viac tepla z rúrok. To je nevyhnutné, pretože. Rebrovanie povrchovej plochy PTFE trubice zlepšuje celkový výkon výmenníka tepla, pretože viac tepla sa prenáša z tekutiny v trubici do okolitej tekutiny na strane plášťa-.

V praxi rebrá zlepšujú rýchlosť prenosu tepla tým, že zväčšujú povrchovú plochu dostupnú pre tekutinu zo strany škrupiny-. Výsledkom môže byť veľké zvýšenie tepelného výkonu bez potreby inštalácie ďalších rúrok, čo z neho robí efektívne a nákladovo-efektívne riešenie. Integrálne rebrá sú skvelým spôsobom na zvýšenie prenosu tepla a pre PTFE ich možno vyrobiť špeciálnymi metódami vytláčania.

Obmedzenia a faktory, ktoré treba zvážiť
Existuje však niekoľko obmedzení pre použitie rebier s expandovaným povrchom na výmenníkoch tepla z PTFE. Rebrá zvyšujú zložitosť a náklady na dizajn výmenníka tepla, pretože vyžadujú ďalšie výrobné fázy. Rebrá môžu tiež zachytávať nečistoty, najmä v systémoch, kde tekutina na strane plášťa obsahuje častice alebo je náchylná na tvorbu vodného kameňa. To môže časom znížiť účinnosť rebier a vyžadovať častejšie čistenie alebo opravu.

Okrem toho výber materiálu rebier má rozhodujúci vplyv na výkon. Hoci PTFE rebrá poskytujú určitú výhodu, sú menej účinné pri prenose tepla ako kovové rebrá kvôli ich nižšej tepelnej vodivosti. Kovové rebrá, ako je hliník, majú vyššiu tepelnú vodivosť a následne vyššiu účinnosť prenosu tepla. Vyžaduje sa však spojenie alebo pripojenie k PTFE hadici, čo môže zvýšiť zložitosť výrobného procesu.

Za zmienku tiež stojí, že dodatočná povrchová plocha z rebier bude užitočná iba vtedy, ak má tekutina na strane plášťa dobré vlastnosti prenosu tepla. Ak je koeficient prestupu tepla kvapaliny na strane plášťa nízky, dodatočná povrchová plocha nemusí viesť k zmysluplnému zlepšeniu výkonu.

Zhrnutie
Predĺžené povrchové rebrá na výmenníkoch tepla z PTFE sú účinnou technikou na zlepšenie prenosu tepla na strane plášťa, čím sa prekonávajú obmedzenia nízkej tepelnej vodivosti PTFE. Rebrá zväčšujú teplovýmennú plochu, a tým umožňujú odvádzanie väčšieho množstva tepla zo steny rúrky, čím sa zvyšuje výkon celého výmenníka. Jeho aplikácia je však spojená s mimoriadnou zložitosťou, nákladmi a problémami so znečistením, ktoré by sa mali vyriešiť vo fáze návrhu. Pomer povrchových plôch na strane plášťa k strane rúrky zostáva dôležitou vlastnosťou konštrukcie výmenníka tepla a vhodné použitie rebier môže pomôcť optimalizovať tento pomer.