A all Gwresogydd PFA Helical â Diamedr Coil Heb -Leihau Haeniad Thermol mewn Tanc Cul Tal?

Mae haeniad thermol yn broblem gyda thanciau tal, cul (uchder: cymhareb diamedr > 3:1) yn cael eu gwresogi gan ddefnyddio gwresogyddion trochi fertigol lle mae hylif poeth yn casglu ar y brig a hylif oeri ar y gwaelod. Gall gwresogydd PFA helical gyda diamedr coil nad yw'n unffurf, hy coiliau diamedr mwy ar y gwaelod a choiliau diamedr llai ar y brig, leihau haeniad 50 i 70%. Mae'r coiliau gwaelod mwy yn darparu ceryntau darfudiad pwerus sy'n cymysgu'r rhanbarth isaf, ac mae'r coiliau uchaf llai yn atal gwresogi gormodol ar yr arwyneb hylif. Mae diamedr amrywiol yn creu effaith bwmpio: mae hylif cynnes yn codi o'r coiliau gwaelod llydan, yn dal hylif oerach ac yn dosbarthu gwres yn fwy cyfartal. Mae modelu CFD o danc 3 m o uchder a 0.8 m mewn diamedr yn dangos bod helics unffurf yn cynhyrchu graddiant o 12 gradd o'r top i'r gwaelod, ac mae helics nad yw'n unffurf (diamedr 300 mm ar y coil gwaelod a 150 mm ar y coil uchaf) yn dod â hyn i lawr i 4-5 gradd . Nodir gwresogyddion helical nad ydynt yn unffurf ar gyfer tanciau â chymhareb uchder/diamedr > 4:1 heb gynnwrf mecanyddol.

Mecanwaith Llif Helical a Haeniad
Mae pluen yn codi ar hyd wyneb y gwresogydd oherwydd darfudiad naturiol o wresogydd fertigol mewn tanc cul tal. Mae'r pluen yn ymestyn i'r brig ac yn lledaenu i ffurfio haen wedi'i gynhesu. Mae'r grymoedd hynofedd yn gymedrol sy'n atal cymysgu pellach a'r haen wedi'i gynhesu. Mae gwresogydd helical nodweddiadol (diamedr coil cyson) yn cynhyrchu un gell llif nyddu nad yw'n cyfnewid hylif uchaf a gwaelod yn effeithlon.

Mae helics anunffurf, gyda diamedrau coil yn raddol gulach o'r gwaelod i'r brig, yn cynhyrchu mudiant pwmpio traw amrywiol. Mae'r coiliau gwaelod, gan eu bod yn llydan, yn darparu torque sylweddol, gan daflu'r hylif tuag allan. Wrth i'r hylif godi mae'n taro coiliau o ddiamedr llai sy'n cynyddu cyflymder y llif ( cadw momentwm onglog : v * r=cysonyn). Mae'r hylif cyflym yn dal hylif oerach o ganol y tanc, gan dorri'r haen gynnes. Mae hyn yn cynhyrchu cell ailgylchredeg trwy gydol uchder cyfan y tanc sy'n cyfnewid hylif uchaf a gwaelod yn barhaus.

Dyluniad Coil Lleihau Haeniad
Tanc H:D Cymhareb Gwresogydd Math Coil Diamedrau (gwaelod → brig) 3:1 Gwialen syth (dim helics) Amh 14–18 Gwaelodlin (0%) Gostyngiad Haeniad Mecanwaith Cymysgu Darfudiad naturiol gwan
Cyson helics unffurf 3:1 200 mm 8 i 10 40 i 45% Cell ailgylchredeg sengl 3:1 Heb-helics unffurf 250→150 mm 3–4 75–80%Pwmpio amrywiol 4:1 Helics unffurf 200 mm cysonyn 12%{200% cysonyn bastwn 12%) Helics di-wisg 300-150 mm 4-6 60-70% Cylchrediad dwy gell
5:1 Helix heb-wisgo 350–120 mm 5–7 55–65%Trosiant amlgell-
5:1 Helics anffurf-gydag esgyll 350→120 mm + esgyll 2-4 75-85% Cymysgedd Optimeiddiedig Paramedrau Dylunio Coil Gorau
Mae gan yr helics anffurf gorau ar gyfer tanc cul tal (H/D > 4):

Diamedr coil gwaelod: 0.6-0.8 x diamedr tanc (ond heb gysylltu â wal y tanc; cadwch y cliriad o 50 mm)

Diamedr coil uchaf: 0.3-0.4 * diamedr tanc

Cyfradd meinhau: tapr llinellol o'r gwaelod i'r brig dros 60-80% o hyd wedi'i gynhesu

Cae coil: cyson (50-100 mm) neu'n cynyddu'n raddol (lletach ar y brig)

Dylai'r coil ddechrau 100-200 mm o waelod y tanc a gorffen 200-300 mm o'r wyneb hylif. Y coiliau gwaelod sy'n cynnal y mwyaf o'r pwmpio. Mae'r coiliau uchaf ar gyfer dosbarthu gwres, nid gwresogi sylfaenol.

Canlyniadau efelychiad CFD o danc 3 m o daldra a 0.8 m diamedr gyda gwresogydd 6 kW:

Dylunio Coil Gwaelod OD (mm) Coil Uchaf OD (mm) Cyflymder Uchaf (m/s) ar ganol -uchder ΔT ( gradd ) brig -gwaelod
Gwialen syth Amherthnasol 0.08 16
Helix unffurf 200 200 0.12 9.5
Tapr ysgafn 250 180 0.18 5.5
tapr ymosodol 300 150 0.25 3.8
Ymosodol + esgyll 300 150 0.32 2.5 Cyfyngiadau ymarferol
Mae gwresogyddion helical nad ydynt yn unffurf yn ddrutach i'w hadeiladu (premiwm o 30-50% dros wiail syth) ac mae angen mwy o glirio ar waelod y tanc (diamedr coil mawr). Mae'r budd yn fach (mae'r haeniad eisoes yn isel) ar gyfer tanciau gyda H:D < 3:1. Ar gyfer tanciau gyda chynhyrfwyr mecanyddol ychydig iawn o fudd sydd gan yr helics gan fod y cymysgedd eisoes yn cael ei ddarparu.

Nid yw'r helics hefyd yn unffurf ac mae'n cynhyrchu gostyngiad pwysau sylweddol os yw'r tanc yn cael llif gorfodol. Gall y coiliau gwaelod mwy gyfyngu ar lif ar systemau ailgylchredeg. Gwiriwch y gostyngiad pwysau cyn nodi.

Enghreifftiau Maes
Defnyddiodd y gwaith cemegol adweithydd ag uchder o 4.5 m a diamedr o 1.0 m i gynhesu olew gludiog (Pr=150). Cynhyrchodd gwresogydd PFA gwialen syth raddiant o 22 gradd (gwaelod 68 gradd, 90 gradd uchaf). Mae'r planhigyn wedi'i drawsnewid yn helics nad yw'n unffurf (coil gwaelod 380 mm, coil uchaf 160 mm, traw cyson 80 mm). Ar ôl gosod y graddiant syrthiodd i 6 gradd (gwaelod 82 gradd, brig 88 gradd). Cynhesodd yr olew ar y gwaelod hyd at dymheredd adwaith 40% yn gyflymach ac aeth yr amser swp i lawr o 8 i 5 awr. Talodd y gwresogydd pwrpasol $2,000 amdano'i hun mewn 3 mis.

Casgliad: Heb-Mae Helix Unffurf yn Lleihau Haeniad 50-70%
Mae gwresogydd PFA helical gyda diamedr coil nad yw'n unffurf (lletach ar y gwaelod, culach ar y brig) yn lleihau haeniad thermol mewn tanciau cul uchel (uchder: diamedr > 4:1) 50-70% o'i gymharu â gwresogyddion unffurf. Mae'r diamedr coil amrywiol hwn yn achosi gweithred bwmpio sy'n troi'r hylif uchaf a gwaelod. Felly nid oes unrhyw haenau wedi'u gwresogi. Ar gyfer tanciau heb gynnwrf mecanyddol ac sydd â gofynion uchel ar gyfer unffurfiaeth tymheredd (adweithyddion fferyllol, tanciau crisialu) nodwch helics nad ydynt yn unffurf. Ar gyfer H:D < 3:1 neu danciau llif gorfodol mae'r fantais yn fach iawn. Haeniad yw gwrthwynebydd gwresogi gwastad. Helices yn yr haeniad egwyl pwmpio. Cynheswch yn gyfartal. Trowch y tanc. Taper y coiliau. Nid oes gan y gwaelod gynhesrwydd; mae gan y brig ormod. Cydraddoli Helix wedi'i dapro. Bydd eich proses yn ddiolchgar.