Приликом одређивања величине измењивача топлоте-и-топлоте, прорачун-на страни цеви је једноставан. Међутим, љуска{4}}страна уводи сложеност са распоредом преграда и токовима цурења који могу значајно да промене предвиђене перформансе.
Зашто је битан -бочни пренос топлоте у ПТФЕ измењивачима топлоте
Коефицијент преноса топлоте на{0}}страни љуске представља ефикасност преноса топлоте између течности-бочне стране и зида цеви. То је критична компонента у одређивању укупног коефицијента преноса топлоте (У-вредност), која директно управља величином измењивача и перформансама.
Код ПТФЕ измењивача топлоте овај параметар постаје још важнији јер ПТФЕ има релативно ниску топлотну проводљивост у поређењу са металима. Као резултат тога, укупни топлотни отпор је осетљивији на оба коефицијента филма флуида. Често се примећује да чак и умерене непрецизности у процени -стране љуске могу довести до значајног смањења или превелике величине измењивача.
Да би се правилно израчунао коефицијент преноса топлоте на страни омотача, морају се узети у обзир и геометрија и понашање протока унутар шкољке, посебно када се користе сегментне преграде.
Преглед Кернове методе
Кернов метод је широко коришћен емпиријски приступ за прелиминарни термални дизајн{0}}стране шкољке. Пружа практичну процену перформанси преноса топлоте за измењиваче са омотачем-и-опремљеним сегментним преградама, обично са пресеком преграде од 25%.
Уобичајени приступ подразумева третирање бочног тока -као попречног тока преко низова цеви, уз примену фактора корекције да би се узели у обзир ефекти заобилажења, цурења и размака међу преградама. Метод поједностављује сложено поље тока у управљиву инжењерску корелацију.
У пракси, Керн метода захтева кључне улазне параметре као што су:
Пречник шкољке
Распоред цеви и нагиб
Размак преграде и пресек преграде
Особине течности{0}} на страни љуске (вискозитет, густина, топлотна проводљивост)
Брзина протока кроз сноп цеви
Добијени прорачун даје процену коефицијента преноса топлоте на{0}}страни омотача, који се затим користи за одређивање укупне вредности У{1}}.
Концептуални пример схелл{0}}бочног прорачуна
Поједностављени пример помаже да се илуструје приступ. Размотрите измењивач топлоте-и-оклоп од ПТФЕ који се користи за загревање воде на страни кућишта коришћењем паре која се кондензује унутар цеви.
Кондензација паре обично обезбеђује висок унутрашњи коефицијент преноса топлоте, често у распону од неколико хиљада В/м²·К. Ограничавајући фактор стога постаје проток воде на{2}}бочној страни шкољке.
Користећи Кернову методу, вода која тече преко снопа цеви подржаног-коефицијентом преноса топлоте-коефицијент преноса топлоте у опсегу од приближно 500–1500 В/м²·К, у зависности од брзине, размака између преграда и вискозитета.
Често се примећује да повећање брзине протока побољшава коефицијент, али и повећава пад притиска. Овај компромис-је кључан за оптимизацију размењивача.
Подешавања за дизајн измењивача топлоте ПТФЕ
Када се користи ПТФЕ цев, морају се увести додатна разматрања. Ниска топлотна проводљивост ПТФЕ-а (~0,25 В/м·К) повећава отпорност зида, чинећи укупан коефицијент преноса топлоте осетљивијим на оба коефицијента филма.
Уобичајено инжењерско прилагођавање укључује примену фактора корекције или конзервативних безбедносних маргина како би се урачунало:
Смањена ефикасност проводљивости зида
Но-неметалне цевне потпорне структуре
Карактеристике потенцијалног зарастања у хемијској служби
У пракси, стандардни Керн метод пружа разумну основну линију, али тачност коначног дизајна често захтева прецизирање коришћењем{0}}специфичних података произвођача или експерименталних кривих перформанси за измењиваче засноване на ПТФЕ{1}}.
Детаљни прорачуни такође зависе од тачности претпостављених особина течности, посебно вискозитета, који снажно утиче на Рејнолдсов број{0}}стране шкољке и развој турбуленције.
Типични распони -бочних коефицијената преноса топлоте
| Врста услуге | Типични -бочни коефицијент шкољке (В/м²·К) | Карактеристике протока |
|---|---|---|
| Течност–Течност | 300 – 1500 | Умерена турбуленција |
| Гас–течност | 50 – 300 | Мала густина, мањи пренос топлоте |
| Цонденсинг Сервице | 1000 – 6000 | Високе стопе преноса топлоте |
Ове вредности су индикативне и снажно зависе од брзине, конфигурације преграде и својстава течности.
Закључак
Кернов метод пружа практичан и широко прихваћен приступ за процену перформанси преноса топлоте на{0}}страни у прелиминарном дизајну измењивача. Међутим, за ПТФЕ измењиваче топлоте, додатни топлотни отпор и специфично понашање материјала-морају се узети у обзир да би се осигурала тачност.
Иако је могућност израчунавања коефицијента преноса топлоте на страни омотача коришћењем стандардних корелација драгоцена за ране фазе пројектовања, коначна термичка величина често има користи од података произвођача и префињеног моделирања. Прецизан термички дизајн обезбеђује да измењивач испуњава захтеве процеса без превелике површине, цене или несигурности у перформансама.
