Soojusvaheti konfiguratsiooni{0}}põhimõtteline vahetus
Ühekäiguline{0}}soojusvaheti on lihtsa ehitusega ja kergesti puhastatav, kuid selle soojustõhusus võib muutuda piiravaks, kui on vaja läheneda temperatuurile. Kui külm vedelik peab väljuma temperatuuril, mis läheneb kuuma vedeliku sisselaskeava temperatuurile, võib ühekordne läbimine nõuda ebapraktiliselt suurt soojusülekandeala. Toru läbikäikude arvu suurendamine on standardne disainistrateegia, et jõuda soovitud soojustõhususele lähemale.
See on kohttoru läbib temperatuuri risti PTFE soojusvahetidisainikaalutlused muutuvad süsteemi optimeerimisel keskseks.
Kuidas torupääsu konfiguratsioon mõjutab soojusülekannet
Mitme läbipääsuga konfiguratsioonis juhitakse toru-poolne vedelik läbi rea voolu ümberpööramist, kasutades eraldatud päiseid. Selle asemel, et üks kord otse läbi liikuda, liigub vedelik edasi-tagasi läbi torukimbu erinevate osade.
See paigutus suurendab tõhusalt vastuvoolu -toru-poolsete ja kesta{2}}poolsete vedelike vahel. Selle tulemusel hoitakse temperatuuri liikumapanevat jõudu paremini kogu soojusvaheti pikkuses, parandades üldist termilist efektiivsust.
Täiustatud vastuvoolu -käitumine suurendab efektiivset soojusülekande potentsiaali, võimaldades lähedasi temperatuuridele ilma soojusvaheti suurust proportsionaalselt suurendamata.
Termiline efektiivsus versus hüdrauliline karistus
Kuna toru läbikäikude arv suureneb, sarnaneb soojusvaheti käitumine rohkem tõelise loenduri-voolu toimimisega. See parandab võimet saavutada tihedamat temperatuuriristi, kus väljalasketemperatuurid lähenevad vastasvoolu sisselasketemperatuuridele.
Sellel termilisel paranemisel on aga hüdraulilised tagajärjed. Iga täiendav pass tutvustab:
Suurenenud hõõrdumise rõhu langus voolu ümberpööramise tõttu
Suurem takistus tagasipäistes
Keerulisemad voolujaotuse nõuded
Seetõttu peab pump sama voolukiiruse säilitamiseks tootma suuremat energiasisendit.
Praktikas luuakse tasakaal soojuskasvu ja pumpamiskulude vahel. 2-käigulist soojusvahetit peetakse sageli tööhobuse konfiguratsiooniks mõõduka temperatuuri jaoks, samas kui 4-käigulist konstruktsiooni valitakse rangemate soojusnõuete jaoks.
PTFE{0}}Konkreetsed kujunduslikud kaalutlused
PTFE kest{0}}ja-toruvahetite puhul mõjutavad läbipääsu valikut materjali paindlikkus ja valmistamise piirangud. Käsitsemispiirangute ja mehaanilise pinge kaalutluste tõttu välditakse sageli pikki pidevaid torupikkusi.
Mitmekäigulised{0}}konstruktsioonid võimaldavad lühemaid efektiivseid torupikkusi, saavutades samal ajal kõrge termilise jõudluse. Päise kujundus muutub aga läbipääsude arvu suurenedes üha keerukamaks, mis nõuab valejaotuse vältimiseks täpset tihendamist ja voolu jaotamist.
Korpuse poolt hoitakse tavaliselt ühekäigulise{0}}käiguna, et säilitada madal rõhulang ja lihtsustada mehaanilist konstruktsiooni.
Mõju temperatuuri ristkäitumisele
Toru läbipääsu suurendamine parandab soojusvaheti suutlikkust läheneda või osaliselt saavutada temperatuuri risttingimustele, kus ühe voolu väljalasketemperatuur ületab vastasvoolu sisselasketemperatuuri (vastuvoolu -võrdlustingimustes).
Kuigi LMTD parandustegur võib ideaalsest loenduri{0}}voolust kõrvalekaldumise tõttu rohkemate käikude korral väheneda, paraneb üldine efektiivne liikumapanev jõud parema termilise astmestamise kaudu.
Selle tulemuseks on soojusvaheti olemasoleva temperatuurigradiendi suurem kasutamine.
Järeldus
Toru läbikäikude arv on PTFE soojusvaheti disainis esmane termilise häälestamise parameeter. Läbipääsude arvu suurendamine suurendab temperatuuri ristuvust ja termilist efektiivsust, lähendades vastuvoolu-voolu, kuid toob kaasa suurema rõhulanguse ja suurema keerukuse.
Iga reguleerimine on kompromiss{0}}soojusülekande efektiivsuse ja hüdraulikakulude vahel. Ükski konfiguratsiooni muutmine ei jää tagajärgedeta.
Termoprojekteerimise praktikas on toru läbipääsu valik üks võtmehoobadest, mida kasutatakse range temperatuurikontrolli saavutamiseks, tagades samal ajal, et mehaanilised ja pumpamispiirangud jäävad vastuvõetavatesse piiridesse.
