מפעל כימי צריך להוסיף כושר קירור לכלי קיים, אך החלל הפנוי הוא מעטפת גלילית קבועה, קצרה ורחבה. לא ניתן להכיל חבילת מחליף חום רגילה של-צינורות PTFE. לכן יש לדחוס את החובה התרמית לגיאומטריה מוגבלת, בדומה להתאמת מנוע גדול לשלדה קומפקטית מבלי לשנות את המעטפת החיצונית.
מגבלות אורך צינור בעיצוב מחליף PTFE שיפוץ מחדש
ב-אאורך צינור מחליף כלי קיים קיים, אילוץ העיצוב הבסיסי הוא גיאומטרי ולא תרמי. הכלי הזמין מגדיר אורך צינור מרבי שלא ניתן לחרוג ממנו, מה שמגביל ישירות את שטח העברת החום לכל צינור.
כיוון שחובת החום הכוללת פרופורציונלית לשטח העברת החום, והשטח הוא פונקציה של:
שטח הפנים החיצוני של הצינור
אורך צינור
מספר צינורות
יש לפצות על ירידה באורך הצינור על ידי עלייה במספר הצינורות.
הגדלת ספירת הצינורות וסחר קוטר מעטפת-כבוי
כאשר אורך הצינור מוגבל, הביצועים התרמיים נשמרים על ידי הגדלת מספר הצינורות בתוך הצרור. גישת עיצוב זו מובילה לתוצאה טבעית: קוטר המעטפת חייב לגדול כדי להתאים לצפיפות הצינור הגבוהה יותר.
התצורה המתקבלת מאופיינת ב:
אורך צינור קצר יותר
קוטר מעטפת גדול יותר
ספירת צינורות גבוהה יותר לכל חתך חבילה-
העיצוב מתכווץ ומתרחב, תוך מסחר באורך צירי לצפיפות אריזה רדיאלית.
למרות שקוטר מעטפת גדול יותר מגדיל את עלות החומר, הדבר מתקזז לרוב על ידי ההוצאה הגבוהה בהרבה הקשורה ל:
שינוי כלי שיט
העברה חיצונית של המחליף
תהליך ניתוב מחדש של צנרת
בתרחישים של תיקון מחודש, התכנון מחדש של המחליף הוא בדרך כלל הדרך החסכונית ביותר.
אופטימיזציה של זרימה עם מספר מעברי צינור
צינורות קצרים יותר מפחיתים את ירידת הלחץ בצד-בצינור בכל מעבר. זה מספק גמישות עיצובית להגדלת מספר מעברי הצינור, בדרך כלל מ-1-2 עד 4 או יותר.
הגדלת מספר המעברים עוזרת לשמור על:
מהירות צד-ת מספקת של הצינור
מקדם מערבולות והעברת חום משופרים
סיכון מופחת להתדרדרות זרימה למינרית
עם זאת, יש לאזן בקפידה את חלוקת המעבר כדי למנוע חלוקה מוגזמת.
חבילת U-Tube כאסטרטגיית אופטימיזציה מרחבית
תצורת AU-tube מספקת פתרון נוסף להתקנות מוגבלות בשטח-. בסידור זה, כל צינור כפוף לאחור על עצמו, מה שמאפשר לקבע את שני הקצוות לתוך יריעת צינור אחת.
היתרונות כוללים:
שטח פני העברת חום מוגדל באורך צירי מופחת
התאמה של התפשטות תרמית ללא חיבורי התפשטות נוספים
הפחתה באורך המעטפת הנדרש עבור אותה חובה
עבור אאורך צינור מחליף כלי קיים קיים, עיצוב U-צינור יכול להגדיל משמעותית את שטח העברת החום האפקטיבי בתוך טביעת רגל מוגבלת.
עם זאת, יש להקפיד על אילוצים מכניים:
יש לשמור על רדיוס כיפוף מינימלי כדי למנוע עיוות או קיפול של PTFE
מתח הצינור חייב להישאר בגבולות המותרים תחת רכיבה תרמית
סובלנות ייצור חייבת להבטיח חלוקת זרימה אחידה על פני שתי רגלי צינור ה-U-
אילוצי התקנה ותחזוקה
גם כאשר מושגים ביצועים תרמיים, נגישות מכנית נשארת גורם שולט. קוטר המעטפת המוגדל עדיין חייב לספק:
מגבלות כניסת פתחי כלי השיט
אילוצי הרמה והחדרה של מנוף
דרישות אישור הסרת חבילות עתידיות
אי התחשבות באילוצים אלה עלול לגרום לתכנון נכון מבחינה תרמית אך בלתי ניתן לשימוש מבחינה מכנית.
איזון עיצובי ביישומי תיקון
עיצוב מחדש של מחליף PTFE הוא מטבעו בעיית אופטימיזציה מרובה-משתנים הכרוכה:
אילוצי אורך צינור המוטלים על ידי גיאומטריית כלי השיט
חובת העברת חום נדרשת
מגבלות ירידת לחץ
כדאיות התקנה מכנית
תוכנת עיצוב תרמי משמשת בדרך כלל כדי לעבור בין אילוצים אלה עד לזיהוי תצורה אפשרית.
מַסְקָנָה
בחירת אורך צינור עבור מחליף PTFE בתוך כלי קיים הוא אתגר אריזה תרמית קלאסית לשיפוץ תרמית. כאשר השטח הצירי מוגבל, שטח העברת החום נשמר על ידי הגדלת ספירת הצינורות, הרחבת קוטר המעטפת ויישום אופציונלי של תצורת צינור U-.
התוצאה היא מחליף קצר יותר, שמן יותר ולעיתים מקופל שממקסם את הביצועים התרמיים בגבולות גיאומטריים קפדניים.
מחליף PTFE מהונדס-מותאם אישית יכול להיות מותאם כמעט לכל מעטפת התקנה, בתנאי שהאילוצים התרמיים, הידראוליים והמכאניים מאוזנים כבעיית עיצוב אחידה.
