Slobodni-viseći kalem u pokretnoj tečnosti
Slobodno-viseći PTFE izmjenjivač topline-okačen na rub rezervoara bez donjeg oslonca-omogućuje jednostavnost instalacije i lako uklanjanje radi čišćenja. U mirnoj tekućini, zavojnica visi pasivno, doživljavajući samo vlastitu težinu i sile uzgona. Mehanički dizajn je jednostavan.
U agitiranom rezervoaru, isti namotaj postaje dinamički sistem. Mjehurići zraka dižu se kroz snop cijevi, stvarajući oscilirajuće sile uzgona. Mehaničke miješalice stvaraju rotirajuće obrasce protoka koji zamahuju zavojnicu na frekvenciji radnog kola. Eduktorne mlaznice proizvode-mlaznice velike brzine koje pobuđuju lokalizirane vibracije cijevi.
Mehanička opterećenja uslijed miješanja su primarna odrednica vijeka trajanja slobodno-okačenog PTFE izmjenjivača topline. Sistem potpore dizajniran za statička opterećenja prerano otkaže u dinamičkim uvjetima. Specificiranje uzorka miješanja prije dizajna omogućava da se potporna struktura projektira za stvarno radno okruženje.
Vrste agitacije i njihovi dinamički efekti
Mešanjem vazduha uvodi se komprimovani vazduh kroz cevi za raspršivanje ispod zavojnice. Mjehurići se dižu kroz snop cijevi, stvarajući vertikalni oscilatorni tok. Cijevi doživljavaju nasumično udaranje dok mehurići prolaze. Frekvencijski spektar je širokopojasni-nema jedne dominantne frekvencije-ali kumulativni ciklusi zamora tokom mjeseci neprekidnog prskanja su značajni. Mehanički učinak je raspoređen po cijeloj površini zavojnice.
Mehaničko miješanje pomoću rotirajućeg impelera stvara polje usmjerenog protoka. Zavojnica doživljava stalnu silu otpora u smjeru protoka plus oscilirajuće sile na frekvenciji prolaska lopatice radnog kola-. Ako se prirodna frekvencija zavojnice u smjeru strujanja poklapa sa frekvencijom prolaza lopatice-, rezonancija pojačava kretanje. Mehaničko miješanje je najzahtjevniji uvjet za dizajn slobodno-kampa.
Edukator mešanjem pumpa tečnost kroz mlaznice, stvarajući-mlaznice velike brzine. Udar mlaza na zavojnicu je vrlo lokaliziran. Cijevi na putu mlaza doživljavaju povećano ciklično opterećenje dok cijevi izvan zone mlaza ostaju relativno neometane. Ovo lokalizirano opterećenje stvara diferencijalnu akumulaciju zamora preko zavojnice.
Tabela 1: Utjecaj vrste miješanja na zahtjeve za dizajnom slobodno-visećeg PTFE zavojnice
| Vrsta agitacije | Karakteristika dinamičkog opterećenja | Dominantni frekvencijski opseg | Design Impact | Potrebna specifikacija |
|---|---|---|---|---|
| Raspršivanje zraka (umjereno) | Širokopojasni nasumični buffeting | 1-10 Hz | Kumulativni umor; distribuirano | Brzina protoka zraka; sparger lokacija; veličina mehurića |
| Raspršivanje zraka (agresivno) | Jake vertikalne oscilacije | 2-20 Hz | Rizik od sudara cijevi; potporno habanje | Isti parametri; klasifikacija intenziteta |
| Mehanička miješalica (aksijalni protok) | Usmjereni tok + lopatica{1}}propuštanje impulsa | Oštrica-prolaskom=RPM × broj oštrica | Rizik rezonancije; stalni otklon | Impeller RPM; broj oštrica; promjer; položaj u odnosu na zavojnicu |
| Mehanička miješalica (radijalni protok) | Unakrsni-tok s periodičnim impulsima | Isto kao gore | Bočno ljuljanje; podržavaju koncentraciju stresa | Isti parametri; smjer protoka |
| Eduktor mlaznica | Lokalizovani{0}}mlaznjak velike brzine | Širokopojasna turbulencija | Lokalizovani zamor pri udaru mlaza | Brzina protoka mlaznice; brzina; smjer; udaljenost do zavojnice |
| Kombinovana agitacija | Višestruko postavljeno opterećenje | Zbir pojedinačnih izvora | Složeni spektar zamora | Svi parametri za sve izvore miješanja |
Modifikacije dizajna zasnovane na specifikaciji miješanja
Kada je specificiran obrazac miješanja, dizajn nosača zavojnice može se uskladiti s uvjetima opterećenja.
Za rezervoare sa{0}}agitiranim vazduhom sa umjerenim prskanjem, adekvatni su standardni dizajni slobodno-sa razmakom cijevi dovoljnim da spriječi sukob-indukovano mjehurićima. Razmak između cijevi-do-od 1,5-2,0 puta veći od prečnika cijevi sprječava kontakt tokom normalnog kretanja izazvanog mjehurićima.
Za mehanički miješane rezervoare potrebne su dodatne mjere. Prirodna frekvencija zavojnice se izračunava i upoređuje sa frekvencijom prolaza oštrice{1}}. Ako je rezonancija moguća, dizajn nosača dodaje srednje ukrućenje kako bi se prirodna frekvencija pomaknula od pojasa pobuđivanja. Dodatni bočni oslonci ili donji prsten za vođenje mogu biti potrebni za ograničavanje amplitude ugiba.
Za rezervoare{0}}sa edukcijom, cijevi na putu mlaza mogu zahtijevati deblje stijenke ili zaštitne navlake. Razmak potpore u zoni mlaza može biti smanjen u odnosu na ostatak zavojnice. Alternativno, ploča deflektora protoka preusmjerava mlaz dalje od direktnog udara cijevi.
Trošak nespecificirane agitacije
Kada obrazac agitacije nije saopšten tokom faze projektovanja, dobavljač dizajnira generičko „umereno agitiranje“. Ako je stvarno miješanje agresivnije, zavojnica doživljava oštećenje od zamora ubrzanim brzinama. Sukob cijevi se haba kroz zidove. Tačke podrške zamor i pukotine. Zavojnica pokvari godinama prije svog projektnog vijeka.
Kvar se često pripisuje nedostatku materijala ili proizvodnom defektu kada je stvarni uzrok dinamičko opterećenje koje dizajn nikada nije uzeo u obzir. Specificiranje obrasca agitacije je jednostavna komunikacija koja sprječava cijeli ovaj lanac kvarova.
Rezime
Određivanje obrasca miješanja je od suštinskog značaja za prilagođavanje dinamičkog mehaničkog integriteta slobodno-okačenog PTFE izmjenjivača topline. Raspršivanje zraka, mehaničko miješanje i strujanje eduktora stvaraju fundamentalno različite spektre opterećenja koji zahtijevaju različite dizajne potpore. Specifikacija agitacije omogućava dizajneru da izračuna prirodne frekvencije, izbjegne rezonanciju, veličinu nosača za stvarna dinamička opterećenja i osigura da zavojnica ispunjava svoj projektni vijek trajanja.
Obrazac specifikacije podataka o miješanju dostupan je na zahtjev, pružajući strukturirani format za dokumentovanje svih izvora miješanja, njihovih radnih parametara i njihovog prostornog odnosa prema lokaciji ugradnje izmjenjivača topline.
