Nilai U-Kepentingan
Pekali pemindahan haba keseluruhan-U-nilai-menentukan berapa banyak haba yang dipindahkan oleh penukar haba PTFE bagi setiap meter persegi setiap darjah perbezaan suhu. Anggaran nilai U-yang tidak tepat menghasilkan penukar haba bersaiz tidak betul. Gegelung sama ada terlalu kecil untuk memenuhi tugas haba atau tidak perlu besar dan mahal.
U-anggaran nilai untuk penukar haba PTFE berbeza daripada penukar logam dalam satu aspek kritikal: rintangan dinding tiub adalah ketara. Untuk keluli tahan karat, rintangan dinding selalunya boleh diabaikan. Untuk PTFE, dengan kekonduksian terma 60 kali lebih rendah, rintangan dinding merupakan komponen utama daripada jumlah nilai U-. Mengabaikan ia membawa kepada ralat saiz yang besar.
Anggaran nilai U-yang tepat memerlukan penjumlahan tiga rintangan dalam siri: filem sisi wap dalaman-, dinding tiub PTFE dan filem sisi proses luaran-. Masing-masing menyumbang kepada jumlah keseluruhan. Rintangan terbesar menguasai nilai U-.
Tiga Rintangan dalam Siri
Pekali pemindahan haba keseluruhan adalah songsang daripada jumlah rintangan individu. Setiap rintangan mewakili haba penghalang mesti silang.
Rintangan filem dalaman bergantung pada-pekali pemindahan haba sisi. Untuk memekatkan wap di dalam tiub, pekali ini tinggi-biasanya 5,000-10,000 W/m²·K. Rintangan adalah kecil, selalunya kurang daripada 10% daripada jumlah keseluruhan.
Rintangan dinding tiub bergantung kepada kekonduksian terma PTFE dan ketebalan dinding. Untuk tiub PTFE dinding 1.0mm dengan kekonduksian 0.25 W/m·K, rintangan dinding ialah 0.001 / 0.25=0.004 m²·K/W. Rintangan ini ditetapkan oleh pemilihan bahan dan ketebalan dinding. Ia biasanya mewakili 20-40% daripada jumlah rintangan.
Rintangan filem luaran bergantung pada-perolakan sisi proses. Di bawah perolakan paksa dengan halaju bendalir 0.5-0.8 m/s melepasi tiub, julat pekali luaran antara 400-800 W/m²·K untuk larutan akueus. Rintangan ialah 0.00125-0.0025 m²·K/W. Ini selalunya merupakan rintangan tunggal terbesar, mewakili 40-60% daripada jumlah keseluruhan.
Jadual 1: U-Komponen Pengiraan Nilai untuk Penukar Haba PTFE (10mm OD, Dinding 1mm, Perolakan Paksa)
| Komponen Rintangan | Pekali (W/m²·K) | Rintangan (m²·K/W) | % daripada Jumlah Rintangan |
|---|---|---|---|
| Dalaman (wap pemeluwapan) | 8,000 | 0.000125 | 6% |
| Dinding tiub PTFE (1.0mm) | 250 (k/δ) | 0.004 | 43% |
| Luaran (perolakan paksa, 0.6 m/s) | 600 | 0.00167 | 38% |
| Elaun fouling (perkhidmatan bersih) | 5,000 | 0.0002 | 13% |
| Nilai U-keseluruhan | 167 | 0.006 | 100% |
Pengiraan untuk larutan asid akueus pada 60 darjah dengan halaju aliran silang 0.6 m/s. Elaun fouling untuk permukaan PTFE yang pada mulanya bersih. Nilai medan U-sebenar merosot apabila kekotoran terkumpul.
Kesan Perolakan Paksa pada Nilai-U
Perolakan paksa meningkatkan pekali pemindahan haba luaran, mengurangkan rintangan filem luaran. Ini meningkatkan nilai U-seluruh. Tetapi penambahbaikan mempunyai had kerana rintangan dinding PTFE adalah tetap dan besar.
Menggandakan halaju bendalir daripada 0.3 m/s kepada 0.6 m/s meningkatkan pekali luaran daripada lebih kurang 350 kepada 600 W/m²·K. Nilai U-keseluruhan bertambah baik daripada 145 kepada 167 W/m²·K-hanya peningkatan 15%. Peningkatan halaju selanjutnya menghasilkan pulangan yang berkurangan apabila rintangan dinding tetap menjadi dominan.
Tingkah laku ini berbeza daripada penukar haba logam, di mana peningkatan halaju boleh meningkatkan nilai U-secara mendadak kerana rintangan dinding boleh diabaikan. Untuk penukar PTFE, rintangan dinding menetapkan siling pada nilai U-yang boleh dicapai tanpa mengira keadaan aliran.
Pengukuran Medan lwn Pengiraan
Nilai U-yang dikira memberikan anggaran reka bentuk. Pengukuran medan mengesahkan prestasi sebenar. Nilai medan U-ditentukan dengan mengukur duti haba (daripada kadar aliran dan perubahan suhu pada kedua-dua belah) dan membahagikan dengan luas permukaan yang diketahui dan LMTD yang diukur.
Nilai medan U-yang jauh lebih rendah daripada anggaran yang dikira menunjukkan kekotoran, banjir kondensat atau penyelewengan aliran. Aliran aliran nilai U-yang kerap memberikan amaran awal tentang masalah yang timbul sebelum ia menjejaskan pengeluaran.
Untuk penukar haba PTFE baharu, nilai U-dasar perlu diwujudkan semasa pentauliahan. Garis dasar ini menjadi rujukan untuk semua perbandingan prestasi masa hadapan.
Ringkasan
Anggaran nilai U-penukar haba PTFE menjumlahkan rintangan filem dalaman, dinding tiub dan filem luaran. Rintangan dinding PTFE, yang ditetapkan mengikut kekonduksian dan ketebalan bahan, mewakili sebahagian kecil daripada jumlah-biasanya 30-45%. Rintangan dinding ini mengehadkan nilai U maksimum yang boleh dicapai tanpa mengira peningkatan aliran.
Perolakan paksa meningkatkan pekali filem luaran tetapi menghasilkan pulangan yang semakin berkurangan apabila rintangan dinding mendominasi. Nilai U-yang dikira hendaklah disahkan oleh pengukuran medan dan arah aliran dari semasa ke semasa untuk mengesan kekotoran atau kemerosotan lain.
Analisis kejuruteraan untuk pengiraan nilai U-penukar haba PTFE dalam keadaan proses tertentu tersedia selepas penyerahan sifat bendalir, halaju aliran, spesifikasi tiub, keadaan stim dan data suhu operasi.
