Izbor konfiguracije protoka
PTFE kućište{0}}i-izmjenjivač topline u petlji s prinudnom cirkulacijom može biti raspoređen u suprotnom -toku (procesni fluid i para tok u suprotnim smjerovima) ili paralelno-toku (oba struju u istom smjeru). Konfiguracija utiče na logaritamsku srednju temperaturnu razliku, profil temperature duž izmenjivača i maksimalnu temperaturu zida cevi.
Za većinu primjena grijanja, kontra{0}}protok je poželjan jer obezbjeđuje veći LMTD za iste ulazne i izlazne temperature. Procesni fluid izlazi na temperaturi koja se približava ulaznoj temperaturi pare, maksimizirajući povrat topline. Međutim, paralelni{3}}tok ima prednosti kada postoji potreba da se ograniči maksimalna temperatura stijenke cijevi-najtopliji procesni fluid dolazi u kontakt sa najtoplijom parom na istom kraju, tako da je temperatura zida ujednačenija duž dužine cijevi.
Za PTFE izmjenjivače, gdje maksimalna temperatura zida predstavlja zabrinutost za životni vijek puzanja, izbor između protu-toka i paralelnog-toka uključuje kompromis-između termičkih performansi i mehaničke dugovječnosti.
Poređenje LMTD
LMTD za kontra-protok je: LMTD_cf=(ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1/ΔT2), gdje je ΔT1 temperaturna razlika na jednom kraju (ulaz pare - procesni izlaz) i ΔT2 razlika na izlazu pare na drugom kraju (ulaz pare u procesu {{10}).
Za paralelni-tok: LMTD_pf=(ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1/ΔT2), gdje je ΔT1 razlika na kraju ulaza (ulaz pare - procesni ulaz) i ΔT2 je razlika na izlaznom kraju {10} procesa na izlazu).
Za procesni fluid zagrijan od 20 stepeni do 60 stepeni koristeći zasićenu paru od 3 bara na 143 stepena, LMTD za kontra{4}}protok je približno 101 stepen. Za paralelni{7}}tok, to je približno 96 stepeni. Razlika od 5% znači da izmjenjivač protivtoka -zahtijeva 5% manje površine za isti rad-što je skromna, ali stvarna prednost.
| Parametar | Protu{0}}Protok | Paralelni{0}}tok |
|---|---|---|
| Ulazna temperatura procesa | 20 stepeni | 20 stepeni |
| Izlazna temperatura procesa | 60 stepeni | 60 stepeni |
| Temperatura pare (konstantna) | 143 stepena | 143 stepena |
| LMTD | 101 stepen | 96 stepeni |
| Relativna površina za isti rad | 0,95 (manji) | 1.00 (osnovna linija) |
| Maksimalna temperatura zida cijevi | 143 stepena na kraju procesa | 143 stepena na kraju ulaza u proces |
| Ujednačenost temperature zida | Varira duž cijevi | Ujednačenije |
Razmatranje temperature zida za PTFE
U izmjenjivaču protiv{0}}protoka, zid cijevi je najtopliji na kraju procesnog izlaza, gdje para od 143 stepena dolazi u kontakt sa procesnim fluidom od 60 stepeni. Temperatura lokalnog zida približava se 140 stepeni, izazivajući puzanje velikom brzinom u tom dijelu cijevi.
U izmjenjivaču s paralelnim{0}}tokom, para od 143 stepena dolazi u kontakt sa ulaznim procesnim fluidom od 20 stepeni na ulaznom kraju. Velika temperaturna razlika dovodi do visokog toplotnog fluksa, ali temperatura zida je zapravo niža nego u slučaju protiv{4}}protoka jer hladni procesni fluid efikasnije hladi zid cijevi. Temperatura zida je ujednačenija duž dužine cijevi-i para i procesni fluid se zajedno hlade dok putuju kroz izmjenjivač.
Za PTFE cijevi koje rade blizu svoje temperaturne granice, paralelni -tok može obezbijediti skromno smanjenje maksimalne temperature zida, produžavajući vijek puzanja. Prednost je mala za većinu primjena-Smanjenje temperature zida od 5-10 stepeni-ali za izmjenjivače koji rade na gornjem kraju PTFE temperaturnog raspona (iznad 150 stepeni), smanjenje može biti značajno za vijek trajanja.
Preporuka
Za većinu aplikacija PTFE izmjenjivača topline, kontra{0}}protok je preporučena konfiguracija. Prednost površine od 5% smanjuje veličinu izmjenjivača i troškove. Razlika u temperaturi zida između ove dvije konfiguracije je mala pri tipičnim radnim temperaturama (ispod 150 stepeni).
Za primjene s temperaturama pare iznad 150 stepeni, gdje je vijek trajanja puzanja primarno ograničenje dizajna, treba uzeti u obzir paralelni{1}}tok. Ujednačenija temperatura zida smanjuje vršnu brzinu puzanja na najtoplijem dijelu cijevi, produžavajući ukupni vijek trajanja. Skromno povećanje potrebne površine opravdano je dužim vremenom između zamjene cijevi.
Rezime
Konfiguracija kontra{0}}protoka obezbjeđuje 5% veći LMTD i zahtijeva manju površinu od paralelnog-toka za isti način grijanja. To je poželjan izbor za većinu primjena PTFE izmjenjivača topline. Paralelni{5}}protok nudi malo smanjenje maksimalne temperature zida cijevi što može produžiti vijek puzanja za izmjenjivače koji rade iznad temperature pare od 150 stepeni. Odabir balansira termičku efikasnost i mehaničku dugovječnost.
Inženjerska podrška za izbor konfiguracije protoka izmjenjivača topline PTFE dostupna je nakon podnošenja temperature procesnog fluida, tlaka pare i potrebnog vijeka trajanja.
