Pilihan Konfigurasi Aliran
Cangkerang PTFE-dan-penukar haba tiub dalam gelung edaran paksa boleh disusun mengikut aliran-(bendalir proses dan aliran wap dalam arah bertentangan) atau aliran selari-(kedua-duanya mengalir dalam arah yang sama). Konfigurasi mempengaruhi perbezaan suhu min logaritma, profil suhu di sepanjang penukar, dan suhu dinding tiub maksimum.
Untuk kebanyakan aplikasi pemanasan, aliran balas-diutamakan kerana ia menyediakan LMTD yang lebih tinggi untuk suhu masuk dan keluar yang sama. Bendalir proses keluar pada suhu menghampiri suhu masuk wap, memaksimumkan pemulihan haba. Walau bagaimanapun, aliran selari-mempunyai kelebihan apabila terdapat keperluan untuk mengehadkan suhu dinding tiub maksimum-bendalir proses paling panas menyentuh wap paling panas pada hujung yang sama, jadi suhu dinding lebih seragam sepanjang panjang tiub.
Untuk penukar PTFE, di mana suhu dinding maksimum membimbangkan untuk hayat rayapan, pilihan antara-aliran balas dan aliran selari-melibatkan pertukaran-antara prestasi terma dan jangka hayat mekanikal.
Perbandingan LMTD
LMTD untuk aliran-kaunter ialah: LMTD_cf=(ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1/ΔT2), dengan ΔT1 ialah perbezaan suhu pada satu hujung (alur masuk wap - alur keluar proses) dan ΔT2 ialah perbezaan pada hujung yang satu lagi (alur keluar wap - proses).
Untuk aliran selari-: LMTD_pf=(ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1/ΔT2), dengan ΔT1 ialah perbezaan pada hujung masuk (masuk masuk wap - masuk proses) dan ΔT2 ialah perbezaan di hujung alur keluar (alur keluar stim -).
Untuk cecair proses yang dipanaskan dari 20 darjah hingga 60 darjah menggunakan wap tepu 3 barg pada 143 darjah , LMTD untuk aliran-kaunter ialah lebih kurang 101 darjah . Untuk aliran selari-, ia adalah lebih kurang 96 darjah . Perbezaan 5% bermakna penukar aliran-kaunter memerlukan 5% kurang luas permukaan untuk tugas yang sama-kelebihan yang sederhana tetapi nyata.
| Parameter | Aliran balas- | Aliran-Sejajar |
|---|---|---|
| Suhu masuk proses | 20 darjah | 20 darjah |
| Suhu keluaran proses | 60 darjah | 60 darjah |
| Suhu wap (malar) | 143 darjah | 143 darjah |
| LMTD | 101 darjah | 96 darjah |
| Luas permukaan relatif untuk tugas yang sama | 0.95 (lebih kecil) | 1.00 (garis dasar) |
| Suhu dinding tiub maksimum | 143 darjah pada hujung saluran keluar proses | 143 darjah pada penghujung masuk proses |
| Keseragaman suhu dinding | Berbeza sepanjang tiub | Lebih seragam |
Pertimbangan Suhu Dinding untuk PTFE
Dalam kaunter-penukar aliran, dinding tiub paling panas di hujung alur keluar proses, di mana stim 143 darjah menyentuh cecair proses 60 darjah. Suhu dinding tempatan menghampiri 140 darjah, memacu rayapan pada kadar yang tinggi di bahagian tiub itu.
Dalam penukar aliran-selari, stim 143 darjah menyentuh bendalir proses masuk 20 darjah pada hujung masuk. Perbezaan suhu yang besar memacu fluks haba yang tinggi, tetapi suhu dinding sebenarnya lebih rendah daripada dalam kes aliran-kaunter kerana bendalir proses sejuk menyejukkan dinding tiub dengan lebih berkesan. Suhu dinding lebih seragam sepanjang panjang tiub-kedua-dua wap dan cecair proses menyejuk bersama semasa ia bergerak melalui penukar.
Untuk tiub PTFE yang beroperasi berhampiran had suhunya, aliran selari-boleh memberikan pengurangan sederhana dalam suhu dinding maksimum, memanjangkan hayat rayapan. Faedahnya adalah kecil untuk kebanyakan aplikasi-pengurangan suhu dinding 5-10 darjah-tetapi untuk penukar yang beroperasi pada hujung atas julat suhu PTFE (melebihi 150 darjah ), pengurangan boleh menjadi ketara untuk hayat perkhidmatan.
Syor
Untuk kebanyakan aplikasi penukar haba PTFE, aliran balas-adalah konfigurasi yang disyorkan. Kelebihan luas permukaan 5% mengurangkan saiz dan kos penukar. Perbezaan suhu dinding antara dua konfigurasi adalah kecil pada suhu operasi biasa (di bawah 150 darjah ).
Untuk aplikasi dengan suhu wap melebihi 150 darjah , di mana hayat rayapan merupakan kekangan reka bentuk utama, aliran selari-harus dipertimbangkan. Suhu dinding yang lebih seragam mengurangkan kadar rayapan puncak pada bahagian paling panas tiub, memanjangkan hayat perkhidmatan keseluruhan. Peningkatan sederhana dalam kawasan permukaan yang diperlukan adalah wajar oleh masa yang lebih lama antara penggantian tiub.
Ringkasan
Konfigurasi aliran-kaunter menyediakan LMTD 5% lebih tinggi dan memerlukan kurang luas permukaan berbanding aliran-selari untuk duti pemanasan yang sama. Ia adalah pilihan pilihan untuk kebanyakan aplikasi penukar haba PTFE. Aliran selari-menawarkan pengurangan kecil dalam suhu dinding tiub maksimum yang boleh memanjangkan hayat rayapan untuk penukar yang beroperasi melebihi suhu wap 150 darjah. Pemilihan mengimbangi kecekapan haba terhadap jangka hayat mekanikal.
Sokongan kejuruteraan untuk pemilihan konfigurasi aliran penukar haba PTFE tersedia selepas penyerahan suhu bendalir proses, tekanan wap dan hayat perkhidmatan yang diperlukan.
