מהי ההשפעה של קוטר הצינור על עובי סרט הקונדנסט והעברת חום פנימית במחליף חום PTFE?

קשר קוטר-העברת חום

קיטור המתעבה בתוך צינור מחליף חום PTFE יוצר סרט דק של עיבוי על הקיר הפנימי. הסרט זורם לאורך הצינור בהשפעת כוח הכבידה ומתח הגזירה מזרימת הקיטור. עובי הסרט הזה קובע את מקדם העברת החום הפנימי-ככל שהסרט עבה יותר, כך ההתנגדות התרמית בין הקיטור לדופן הצינור גבוהה יותר.

עובי הסרט תלוי בקצב זרימת הקונדנסט, קוטר הצינור וכיוון הצינור. עבור עומס קונדנסט נתון, לצינור בקוטר קטן יותר יש סרט עבה יותר (העיבוי תופס חלק גדול יותר מהחתך-) ומקדם העברת חום פנימי נמוך יותר. לצינור בקוטר גדול יותר יש סרט דק יותר ומקדם גבוה יותר.

עם זאת, לצינורות בקוטר גדול יותר יש מהירות קיטור נמוכה יותר לאותה זרימת מסה, מה שמפחית את מתח הגזירה שעוזר להזיז את הקונדנסט. מתח הגזירה התחתון יכול להוביל לסרט עבה יותר ליד מוצא הצינור, לקזז חלקית את היתרון בקוטר. קוטר הצינור האופטימלי מאזן את ההשפעות המתחרות הללו.

חישוב עובי הסרט

עבור זרימת עיבוי למינרית על הדופן הפנימית של צינור אופקי, עובי הסרט הוא: δ=(3 × μ × Γ / (ρ × (ρ - ρ_v) × g))^(1/3), כאשר μ היא צמיגות הקונדנסט, Γ היא זרימת מסת הקונדנסט ל-ρ היא יחידת מסת הקונדנסט לצינור. צפיפות, ρ_v היא צפיפות הקיטור, ו-g היא כוח הכבידה.

זרימת הקונדנסט ליחידת רוחב היא: Γ=m_cond / (π × D), כאשר m_cond הוא זרימת מסת הקונדנסט לצינור ו-D הוא הקוטר הפנימי של הצינור. קוטר גדול יותר מפזר את אותה זרימת עיבוי על פני היקף גדול יותר, מפחית את Γ ומדלל את הסרט.

עבור צינור מזהה 10 מ"מ הנושא קונדנסט של 1.5 ק"ג לשעה, עובי הסרט ביציאת הצינור הוא כ-0.15 מ"מ. עבור צינור מזהה של 6 מ"מ עם אותו עומס קונדנסט, עובי הסרט הוא כ-0.22 מ"מ-50% יותר. מקדם העברת החום הפנימי הוא פרופורציונלי ל-1/δ, כך שלצינור הקטן יותר יש מקדם פנימי נמוך בכ-30%.

ערכים עבור צינור אופקי, סרט למינרי, קיטור רווי 3 בארג.

הסיכון לגישור עיבוי

בצינורות אופקיים, הקונדנסט זורם לאורך תחתית הצינור. אם עובי הסרט הופך גדול מדי ביחס לקוטר הצינור, הקונדנסט יכול לגשר על הצינור-למלא את כל החתך-בשלב מסוים. זה יוצר שבלול של נוזל שחוסם את זרימת הקיטור וגורם לפטיש מים כאשר השבלול מונע על ידי לחץ הקיטור.

הסיכון לגישור גדל ככל שקוטר הצינור יורד וככל שעומס הקונדנסט גדל. עבור צינורות מזהה 6 מ"מ, גישור הוא חשש בעומסי עיבוי גבוהים (מעל כ-2 ק"ג לשעה לצינור). עבור צינורות מזהה של 10 מ"מ, גישור אינו סביר בעומסי קונדנסט טיפוסיים עבור שירות מחליף חום (0.5-3 ק"ג/שעה לצינור). מזהה הצינור המינימלי המומלץ עבור צינורות מחוממים בקיטור אופקיים הוא 8 מ"מ כדי לספק מרווח נאות נגד גישור.

המלצת העיצוב

עבור רוב יישומי מחליף החום של PTFE, מזהה צינור של 8-10 מ"מ (OD 10-12 מ"מ עם דופן 1 מ"מ) מספק איזון טוב בין העברת חום פנימית, ניקוז עיבוי ועמידות בפני גישור. ניתן להשתמש בצינורות קטנים יותר (מזהה של 6 מ"מ) לעומסי עיבוי נמוכים או לכיוון אנכי כאשר כוח הכבידה מסייע לניקוז וגישור אינו מעורר דאגה. צינורות גדולים יותר (מעל 12 מ"מ מזהה) מספקים העברת חום פנימית טובה יותר אך מגדילים את עלות הצינור ומפחיתים את צפיפות שטח הפנים.

תַקצִיר

קוטר הצינור משפיע על עובי סרט הקונדנסט ומקדם העברת החום הפנימי במחליף חום PTFE. קטרים ​​קטנים יותר מייצרים סרטים עבים יותר ומקדמים פנימיים נמוכים יותר, ומגדילים את הסיכון לגישור עיבוי. צינור מזהה של 8-10 מ"מ מומלץ עבור צינורות אופקיים. צינורות אנכיים יכולים להשתמש בקטרים ​​קטנים יותר מכיוון שכוח הכבידה מונע גישור. הקוטר האופטימלי מאזן העברת חום פנימית, אמינות ניקוז וצפיפות שטח הפנים.

תמיכה הנדסית לבחירת קוטר צינור PTFE זמינה עם הגשת עומס העיבוי לכל צינור, כיוון הצינור, לחץ הקיטור וחובת החום הנדרשת.