Potreba za distribucijom protoka
Procesi galvanizacije i površinske obrade zahtijevaju kontrolirani protok elektrolita preko površina obratka. Brzina i smjer protoka utječu na brzinu taloženja, ujednačenost debljine i završnu obradu površine. Nedovoljan protok uzrokuje smanjenje jona na površini radnog komada. Prekomjeran ili pogrešno usmjeren tok stvara ne-ujednačeno taloženje i može izbaciti slabo prianjajuće naslage.
Tradicionalno, distribucijom protoka upravljaju odvojene pregrade, brane i eduktorne mlaznice instalirane u rezervoaru. Izmjenjivač topline, ako postoji, pasivni je korisnik u spremniku koji može ometati predviđeni obrazac protoka. Integracija funkcije pregrade u strukturu izmjenjivača topline pretvara izmjenjivač iz prepreke protoka u alat za upravljanje protokom. Usmjerava protok elektrolita tamo gdje je to potrebno-preko površina obratka-i istovremeno zagrijava otopinu.
Integrisani dizajn pregrade{0}}izmjenjivača
PTFE snop cijevi izmjenjivača topline raspoređen je u vertikalnim ravninama koje služe kao djelomične pregrade. Ravnine su orijentirane okomito na željeni smjer strujanja. Razmak između cijevi unutar svake ravnine i između susjednih ravnina određuje otpor protoka i rezultirajuću raspodjelu brzine.
Čvrste PTFE odbojne ploče su isprekidane između ravnina cijevi. Odbojne ploče tjeraju elektrolit da teče kroz ravnine cijevi, a ne oko njih. Kako elektrolit prolazi između zagrijanih cijevi, zagrijava se ravnomjerno. Strujanje izlazi iz izmjenjivača kontroliranom brzinom i temperaturom usmjereno prema površinama obratka.
Odbojne ploče su izrađene od čvrstog PTFE lima, sa prorezima za smještaj cijevi. Ploče su montirane u okvir nosača izmjenjivača i mogu se premjestiti kako bi se prilagodio obrazac protoka. Za rezervoare sa promenljivim proizvodnim zahtevima, konfiguracija pregrade se može promeniti tokom gašenja na održavanju bez zamene celog izmenjivača.
| Baffle-Parametar izmjenjivača | Specifikacija |
|---|---|
| Orijentacija u ravni cijevi | Vertikalno, okomito na željeni smjer protoka |
| Razmak cijevi unutar ravnine | 1,5-2,5 × promjer cijevi |
| Razmak-do-ravnine | 50-200 mm (ovisno o brzini protoka) |
| Materijal odbojne ploče | Čvrsti PTFE lim, debljine 6-10 mm |
| Razmak utora odbojne ploče | 0,5 mm promjera na cijevi OD |
| Raspon brzine protoka | 0,1-0,5 m/s kroz ravnine cijevi |
| Pad pritiska u izmenjivaču | 50-500 Pa (ovisno o brzini) |
| Ujednačenost grijanja | ±1 stepen preko lica pražnjenja |
Opcije uzorka toka
Konfiguracijom ravnina cijevi i odbojnih ploča moguće je postići nekoliko obrazaca protoka. Za unakrsni- obrazac protoka, elektrolit ulazi s jedne strane izmjenjivača, prolazi horizontalno kroz više ravnina cijevi i izlazi na suprotnu stranu. Ovaj obrazac je prikladan za rezervoare u kojima su radni komadi okačeni paralelno sa površinom izmenjivača.
Za uzlazni- obrazac strujanja, elektrolit ulazi ispod izmjenjivača, podiže se vertikalno kroz ravnine cijevi i ispušta se prema gore prema radnim komadima okačenim iznad izmjenjivača. Ovaj obrazac koristi prirodnu konvekciju da pomogne protoku koji se pumpa i energetski je{2}}efikasan.
Za serpentinasti uzorak, odbojne ploče su raspoređene tako da stvaraju presavijeni put protoka koji prolazi kroz snop cijevi više puta. Serpentinska staza povećava vrijeme zadržavanja elektrolita u grijanoj zoni, osiguravajući veći porast temperature po prolazu. Ovaj obrazac je prikladan za procese koji zahtijevaju veliko povećanje temperature u jednom prolazu.
Provjera performansi termalnog{0}}toka
Kombinovane performanse distribucije grejanja i protoka verifikovane su računskom analizom dinamike fluida tokom faze projektovanja. CFD model simulira protok elektrolita kroz ravnine cijevi i odbojne ploče, predviđajući brzinu i raspodjelu temperature na izlaznoj površini izmjenjivača. Model je potvrđen mjerenjima na licu mjesta tokom puštanja u rad: mjerenjem brzine pomoću propelera ili elektromagnetnog mjerača protoka i mjerenja temperature pomoću niza termoparova na licu pražnjenja.
Validirani dizajn osigurava da radni komadi primaju elektrolit pri određenoj brzini i temperaturi, sa ujednačenošću koja ispunjava zahtjeve procesa. Integrisani izmenjivač pregrada{1}}eliminiše kompromise u pogledu performansi odvojenih komponenti za grejanje i distribuciju protoka.
Rezime
PTFE izmenjivači toplote sa integrisanim pregradama kombinuju grejanje i smer strujanja elektrolita u jednom sklopu. Vertikalne ravnine cijevi sa čvrstim PTFE preklopnim pločama stvaraju kontrolirane uzorke protoka-poprečni-tok, uzlazni-tok ili serpentina{4}}koji isporučuju zagrijani elektrolit na površine radnog komada pri potrebnoj brzini i temperaturi. Integrisani dizajn eliminiše smetnje između odvojenih grejača i komponenti za distribuciju protoka, poboljšavajući toplotne i hidraulične performanse.
Inženjerska podrška za dizajn integrisane pregrade{0}}izmjenjivača je dostupna nakon podnošenja dimenzija rezervoara, orijentacije radnog komada, potrebne brzine i smjera protoka, zagrijavanja i svojstava elektrolita.
