Избор конфигурације тока
ПТФЕ измењивач топлоте-и-у петљи са принудном циркулацијом може бити распоређен у супротном-току (процесна течност и пара ток у супротним смеровима) или паралелни-ток (оба теку у истом смеру). Конфигурација утиче на логаритамску средњу температурну разлику, профил температуре дуж измењивача и максималну температуру зида цеви.
За већину апликација за грејање, контра{0}}проток је пожељнији јер обезбеђује већи ЛМТД за исте улазне и излазне температуре. Процесни флуид излази на температури која се приближава улазној температури паре, максимизирајући поврат топлоте. Међутим, паралелни{3}}ток има предности када постоји потреба да се ограничи максимална температура зида цеви-најтоплији процесни флуид долази у контакт са најтоплијом паром на истом крају, тако да је температура зида равномернија дуж дужине цеви.
За ПТФЕ измењиваче, где максимална температура зида представља забринутост за животни век пузања, избор између против{0}}тока и паралелног-тока подразумева компромис-између термичких перформанси и механичког века трајања.
Поређење ЛМТД
ЛМТД за контра-проток је: ЛМТД_цф=(ΔТ1 - ΔТ2) / лн(ΔТ1/ΔТ2), где је ΔТ1 температурна разлика на једном крају (улаз паре - излаз процеса) и ΔТ2 је разлика излаза паре на другом крају (излаз паре у процесу {{10}).
За паралелни-ток: ЛМТД_пф=(ΔТ1 - ΔТ2) / лн(ΔТ1/ΔТ2), где је ΔТ1 разлика на крају улаза (улаз паре - процесни улаз) и ΔТ2 је разлика на излазном крају процеса {10} на излазу).
За процесни флуид загрејан од 20 степени до 60 степени коришћењем засићене паре од 3 бара на 143 степена, ЛМТД за против{4}}проток је приближно 101 степен. За паралелни{7}}ток, то је приближно 96 степени. Разлика од 5% значи да измењивач противтока -захтева 5% мање површине за исти рад-што је скромна али стварна предност.
| Параметар | Контра{0}}проток | Паралелни{0}}ток |
|---|---|---|
| Улазна температура процеса | 20 степени | 20 степени |
| Температура на излазу процеса | 60 степени | 60 степени |
| Температура паре (константна) | 143 степен | 143 степен |
| ЛМТД | 101 степен | 96 степени |
| Релативна површина за исту дужност | 0,95 (мање) | 1,00 (основни) |
| Максимална температура зида цеви | 143 степена на крају процеса | 143 степена на крају улаза у процес |
| Уједначеност температуре зида | Варира дуж цеви | Уједначеније |
Разматрање температуре зида за ПТФЕ
У измењивачу против{0}}тока, зид цеви је најтоплији на крају излаза процеса, где пара од 143 степена долази у контакт са процесним флуидом од 60 степени. Температура локалног зида се приближава 140 степени, изазивајући пузање великом брзином у том делу цеви.
У измењивачу са паралелним{0}}током, пара од 143 степена долази у контакт са улазним процесним флуидом од 20 степени на улазном крају. Велика температурна разлика доводи до високог топлотног флукса, али температура зида је заправо нижа него у случају против{4}}протока јер хладни процесни флуид ефикасније хлади зид цеви. Температура зида је уједначенија дуж дужине цеви-и пара и процесни флуид се заједно хладе док путују кроз измењивач.
За ПТФЕ цеви које раде близу границе њихове температуре, паралелни{0}}ток може да обезбеди скромно смањење максималне температуре зида, продужавајући век пузања. Предност је мала за већину примена-смањење температуре зида од 5-10 степени – али за измењиваче који раде на горњем крају ПТФЕ температурног опсега (изнад 150 степени), смањење може бити значајно за век трајања.
Препорука
За већину апликација ПТФЕ измењивача топлоте, контра{0}}проток је препоручена конфигурација. Предност површине од 5% смањује величину измењивача и цену. Разлика у температури зида између ове две конфигурације је мала при типичним радним температурама (испод 150 степени).
За апликације са температурама паре изнад 150 степени, где је животни век пузања примарно ограничење дизајна, треба размотрити паралелни{1}}ток. Уједначенија температура зида смањује вршну брзину пузања на најтоплијем делу цеви, продужавајући укупан век трајања. Скромно повећање потребне површине оправдано је дужим временом између замене цеви.
Резиме
Конфигурација против{0}}протока обезбеђује 5% већи ЛМТД и захтева мању површину од паралелног-тока за исти режим грејања. То је пожељан избор за већину примена ПТФЕ измењивача топлоте. Паралелни{5}}ток нуди мало смањење максималне температуре зида цеви што може да продужи век пузања за измењиваче који раде изнад температуре паре од 150 степени. Избор балансира термичку ефикасност са механичком дуговечности.
Инжењерска подршка за избор конфигурације протока измењивача топлоте ПТФЕ је доступна након подношења температуре процесног флуида, притиска паре и потребног радног века.
