Aké stratégie zabraňujú nesprávnej distribúcii toku v PTFE výmenníku pracujúcom pri nízkych bočných tokoch- Shell?

Vo výmenníku PTFE môže bočný tok s nízkym plášťom{0}} jednoducho stekať cez obrovské obtokové medzery okolo zväzku rúrok, pričom ide cestou najmenšieho odporu a vytvára malý kontakt s teplovýmenným povrchom. Vyhnúť sa tomuto obtoku je kritické na dosiahnutie maximálneho tepelného výkonu zo situácií s obmedzeným prietokom.

Škrupina Side Flow Maldistribúcia Povaha
V nízkoprietokovom PTFE výmenníku s nesprávnou distribúciou toku na strane plášťa má tekutina na strane plášťa niekoľko konkurenčných prietokových kanálov. Kvapalina je v ideálnom prípade poháňaná cez zväzok rúrok, kde dochádza k prenosu tepla. V skutočnosti existujú aj iné cesty s nízkym odporom:

Obtok toku medzi stenou plášťa a zväzkom

Presakovanie-k{1}}priepustnosti plášťa

Skrat pomocou trubice-na-prekrytie medzier

Momentum pomáha rovnomernejšiemu šíreniu tekutiny pri vyšších prietokoch. Pri nízkych úrovniach prietoku je však hnací tlak mierny a prietok má tendenciu sústrediť sa na najjednoduchšie možné trasy. Preto veľká časť tekutiny môže úplne obísť zväzok rúrok, čo vedie k slabému tepelnému využitiu a nižšej účinnosti výmenníka.

Maldistribúcia nízkeho prietoku: kritické mechanizmy
Hlavným problémom pri nízkych{0}}bočných rýchlostiach plášťa je nedostatok tlakového rozdielu na prekonanie odporu pri úniku. Kvapalina prednostne prechádza cez:

Vzdialenosť medzi plášťom a odrazom

Medzery vo zväzkoch obvodových rúrok

Zóny s nízkym prietokovým odporom v blízkosti oblastí nasávania

Keď dominuje obtokový prúd, efektívna plocha prenosu tepla je značne znížená, aj keď skutočný povrch výmenníka tepla zostáva podobný.

Návrhové stratégie pre-bočný tok Shell
Vôľa priehradky a plášťa, nastavenie
Najjednoduchším spôsobom kontroly nesprávnej distribúcie je znížiť únikové cesty sprísnením mechanických tolerancií. Normy ako TEMA stanovujú prijateľné vzdialenosti medzi:

Vonkajší priemer, ozvučnica, plášť, vnútorná stena

Vonkajší limit zväzku rúrok a steny plášťa

Otvory pre rúrky a usmerňovacie dosky

Zníženie týchto vôlí znižuje obtokový prietok a preháňa viac tekutiny cez zväzok rúrok. Mechanickému spájaniu je však potrebné predísť zvážením výrobných tolerancií a tepelnej rozťažnosti.

Použitie tesniacej pásky
Tesniace pásiky umiestnené pozdĺž obvodu zväzku rúrok sa často používajú na blokovanie obtokových priechodov medzi zväzkom a plášťom. Tieto pásy pôsobia ako fyzické bariéry na odklonenie bočného toku plášťa do oblasti zväzku rúrok.

Konštrukcia tesniacich pásikov v PTFE výmenníkoch musí brať do úvahy pružnosť materiálu a tepelnú rozťažnosť materiálu, aby sa zabezpečilo zachovanie tesniacich vlastností počas prevádzkových teplôt.

Optimalizácia geometrie ozvučnice
Dizajn prepážky je rozhodujúci pre rozptyl prúdenia. Menšie veľkosti rezu na usmerňovači zväčšujú podiel prúdu stlačený cez zväzok rúrok a nie je dovolené axiálne obchádzať. Ak sa však rez prepážky príliš zníži, pokles tlaku sa dramaticky zvýši.

Je možné použiť plné usmerňovače (malé alebo žiadne rezy, s kontrolovanými medzerami) na zavedenie primárneho priečneho{0}}prietoku pre aplikácie s veľmi nízkymi prietokmi.

Usporiadanie špirálových prepážok
Sofistikovanejšími riešeniami sú špirálové alebo špirálové usmerňovacie systémy. Tieto funkcie usmerňujú tekutinu na-strane škrupiny nepretržitým špirálovitým vzorom, čím zlepšujú správanie podobné zátke-prúdeniu- a minimalizujú stacionárne zóny.

Špirálové usmerňovače sú drahšie a technicky zložitejšie, ale výrazne znižujú náchylnosť na únik a nesprávne rozloženie. Vďaka tomu sú obzvlášť účinné v-systémoch PTFE s nízkym prietokom, kde konvenčné segmentové usmerňovače majú problém dosiahnuť rovnomerné rozloženie.

Pravidlá návrhu pre prevádzku-Side Flow Low Shell
Na účinné zmiernenie problémov s nesprávnou distribúciou bočného toku plášťa výmenníka PTFE s nízkym prietokom je možné zhrnúť niekoľko základných návrhov:

Minimalizujte vôle medzi priehradkou a plášťom a medzi zväzkami na prijateľné limity

Obvodové obtokové rúry utesnite tesniacimi pásikmi

Zvýšte podiel priečneho{0} toku cez zväzok rúr znížením rezu usmerňovača

Použitie špirálových usmerňovačov na zvýšenie homogenity toku pri veľmi nízkych prietokoch

Uistite sa, že rozdelenie prívodu je čo najrovnomernejšie, aby ste sa vyhli lokalizovanému prúdeniu