Sut Mae Tyrbulators Ball (Gwelyau wedi'u Pacio) yn Gweithredu mewn Tiwbiau PTFE ar gyfer Gwasanaethau Baeddu Uchel?

Mae tyrbulators safonol yn dueddol o glocsio â slyri neu hylifau eraill sy'n baeddu'n drwm. Mae'r tiwb wedi'i lenwi â gwely o sfferau symudol bach sy'n cynnig modd hunan-lanhau, gyda gwella trosglwyddo gwres a diraddio mecanyddol.

Baeddu Tiwbiau Cyfnewid Gwres - Y Broblem
Mae arwynebau trosglwyddo gwres yn dueddol o faeddu mewn llawer o gymwysiadau cemegol, fferyllol a biobrosesu. Baeddu yw dyddodiad sylweddau fel halwynau, gweddillion organig, sgil-gynhyrchion polymeriad neu ffilmiau biolegol. Mae ymwrthedd thermol yn cynyddu'n sylweddol gyda ffurfio haen baeddu, ac mae angen cau i lawr glanhau yn aml. Mae dulliau ehangu confensiynol fel tapiau troellog neu goiliau gwifren, er eu bod yn ddefnyddiol ar gyfer hylifau glân, yn tueddu i waethygu'r broblem oherwydd eu bod yn rhoi agennau i ddyddodion eu hatodi a'u lluosogi.

Ar gyfer tiwbiau PTFE, sydd wedi'u dewis ar gyfer ymwrthedd cyrydiad a segurdod cemegol, gall baeddu fod yn arbennig o anodd oherwydd bod arwyneb ffrithiant hydroffobig, isel PTFE yn lleihau, ond nid yw'n atal, adlyniad. Ar gyfer gwasanaethau sydd wedi'u baeddu'n fawr, mae angen datrysiad hunan-lanhau mwy ymosodol.

Sut Mae Gwely Llawn o Beli yn Gweithio
Mae tyrbulator pêl yn wely llawn o sfferau bach rhydd sy'n llenwi'r tiwb. Fel arfer mae'r peli yn cael eu ffurfio o PTFE ei hun neu gyda deunyddiau ceramig fel alwmina neu zirconia, sy'n gwbl gydnaws yn gemegol â hylif y broses. Mae diamedrau fel arfer yn 3-8 mm, wedi'u cynllunio i gynhyrchu gwely gyda chanran gwag o tua 35-40%. Mae'r gwely wedi'i bacio'n rhydd (nid yw peli'n cael eu hasio na'u gludo gyda'i gilydd) a'u dal yn y tiwb gan sgriniau neu gapiau pen trydyllog.

Mae'r hylif proses yn rhedeg trwy'r tiwb, ac yn cael ei orfodi i wehyddu trwy'r bylchau rhyng-raniadol troellog rhwng y peli. Mae hyn yn arwain at gyflymder lleol uchel iawn a chynnwrf cryf, ar gyfraddau llif byd-eang isel. Yn bwysicach fyth, nid yw'r peli eu hunain yn llonydd. Maent yn cael eu gwthio a'u cylchdroi gan y mudiant hylif ac yn achlysurol yn taro i mewn i wal fewnol y tiwb PTFE. Mae'r trawiadau yn ynni isel ac yn sgwrio unrhyw flaendal sy'n dechrau adeiladu gan gadw'r wal yn lân.

Mewn dyluniad tiwb PTFE gwely wedi'i bacio gyda thyrbulator pêl, mae'r broses trosglwyddo gwres yn ddeublyg. Yn gyntaf mae'r llwybr llif anhrefnus yn tarfu ar yr haen rhwystr thermol yn llawer mwy effeithlon nag unrhyw fewnosodiad statig. Yn ail, mae'r cyswllt wal di-baid â'r peli cylchdroi yn darparu llwybr dargludol uniongyrchol ychwanegol a throsglwyddiad momentwm, a thrwy hynny wella'r cyfernod trosglwyddo gwres yn sylweddol.

Nodweddion perfformiad Trosglwyddo gwres yn erbyn colli pwysau
Gall tyrbulators pêl gael cyfernodau trosglwyddo gwres uchel iawn, yn aml 2 i 4 gwaith yn fwy na tiwb gwag ar gyfer yr un amgylchiadau llif. Mae ychwanegiad rhif Nusselt yn debyg i fewnosodiad tâp wedi'i dirdro'n dynn ond gyda'r fantais ychwanegol bwysig o lanhau waliau'n barhaus.

Mae gostyngiad mewn pwysau yn fasnach fawr-i ffwrdd. Mae'r gwely wedi'i bacio yn achosi ymwrthedd llif mawr. Mae gostyngiadau pwysau fel arfer 5 i 15 gwaith yn fwy na thiwb gwag yn dibynnu ar ddiamedr y bêl, dwysedd pacio a chyflymder llif. Felly dim ond ar gyfer y gwasanaethau hynny lle mae baeddu yw'r prif gyfyngiad ar argaeledd peiriannau y defnyddir y dechneg. Mewn amgylchiadau o'r fath, gellir cyfiawnhau'r ynni pwmpio ychwanegol trwy gael gwared ar gau glanhau heb ei drefnu, llai o lafur cynnal a chadw a pherfformiad thermol cyson dros gyfnodau hir.

Mae budd misoedd o weithredu heb lanhau tiwbiau mewn cymwysiadau arbenigol megis gwresogi slyri polymer gludiog neu adennill gwres o atebion crisialu neu brosesu potesau biolegol sy'n cynnwys cynnwys malurion celloedd uchel yn gwrthbwyso'r defnydd uwch o ynni. Anaml y defnyddir tyrbulyddion pêl mewn gwasanaeth hylif glân gan fod yr uwchraddio symlach gyda diferion pwysedd is yn rhatach.

Ymwrthedd hylifedd a chadw gwelyau
Rhaid i'r peli aros yn y tiwb, nid cael eu gwthio allan gan y llif. Ar gyflymder llif isel mae'r gwely wedi'i bacio'n ysgafn ac nid yw'n symud heblaw yn lleol. Ond pan fydd y cyflymder yn cynyddu gall y grym llusgo ar y peli wneud i'r gwely cyfan ehangu a dechrau hylifo, neu ymddwyn fel gwely hylifol gyda'r peli yn hongian yn y llif.

Mae hylifeiddio cyflawn fel arfer yn annymunol mewn tiwb cyfnewidydd gwres, oherwydd yna bydd y peli yn taro'r waliau yn llai aml a gellir eu chwythu allan o ddiwedd y tiwb. Felly, yn gyffredinol mae sgrin gadw ar yr all-lif yn ffinio â'r gwely. Ymhellach, mae hyd y tiwb yn golygu bod y gostyngiad pwysau cyffredinol ar draws y gwely yn cadw'r cyflymder arwyneb yn is na'r cyflymder hylifeiddio lleiaf (Umf). Ar gyfer peli PTFE mewn dŵr-fel hylifau, cyrhaeddir Umf ar gyflymder o 0.5-1.0 m/s yn dibynnu ar faint a dwysedd y bêl. Ar gyfer peli ceramig (dwysedd mwy) mae Umf yn ymddangos ar gyflymder uwch. Mae Umf ychydig yn is lle mae dylunwyr yn gweithio'n gyffredin, lle mae'r peli mewn cyflwr "llawn ond cynhyrfus" - yn nyddu ac yn rhwbio yn erbyn ei gilydd a'r wal, ond heb eu hatal.

Dewis Deunydd ar gyfer y Peli
Yr ateb amlwg wrth gwrs yw peli PTFE ar gyfer tiwbiau PTFE, i gadw'r un rhinweddau anadweithiol a di-ffon cemegol. Mae ganddynt ddwysedd o tua 2.2 g/cm3, sy'n llawer uwch na dŵr neu doddyddion organig, ac felly maent wedi setlo yn y tiwb. Mae'r peli PTFE mor feddal na fyddant yn niweidio wal y tiwb hyd yn oed ar ôl miliynau o wrthdrawiadau.

Defnyddir peli ceramig (ee . 99.5% alwmina, dwysedd ~3.9 g/cm3) lle mae angen pwysau pêl uwch i hybu'r grym effaith ar gyfer dyddodion caled, neu lle mae tymheredd y broses yn uwch na therfyn 110 gradd PTFE (mae cerameg yn gweithredu hyd at 300 gradd). Mae serameg hefyd yn fwy caled, gan ddarparu camau glanhau mwy egnïol. Ond rhaid bod yn ofalus nad yw'r sylwedd cerameg yn abradu wal y tiwb PTFE dros gyfnodau hir o amser. Yn ymarferol, mae'n arferol defnyddio peli PTFE ar gyfer y rhan fwyaf o wasanaethau cemegol a pheli ceramig ar gyfer tymheredd uchel neu faeddu arbennig o ddygn.

Dylunio ar gyfer Ymarfer
Wrth ddylunio gwely llawn tyrbulator pêl ar gyfer tiwb PTFE, mae'r paramedrau canlynol wedi'u optimeiddio:

Diamedr bêl: 3-5 mm ar gyfer tiwbiau bach (ID 10-20 mm); 6-8 mm ar gyfer tiwbiau mwy (ID 25-40 mm). Mae gan y peli llai fwy o bwyntiau cyswllt â'r wal ond mae ganddynt ostyngiad pwysau mwy.

Hyd gwely: 10-30 diamedr tiwb fel arfer. Mae gwelyau hirach yn golygu mwy o drosglwyddo gwres ond mae'r golled mewn pwysedd yn cynyddu yn gyfatebol.

Ffracsiwn gwagle: ~ 0.35-0.40 ar gyfer sfferau homogenaidd wrth bacio'n agos ar hap. Gellir addasu hyn trwy gymysgu peli o wahanol faint ond anaml y caiff ei wneud.

Dull cadw: Disgiau tyllog o PTFE neu PFA ar y ddau ben, diamedr twll yn llai na diamedr pêl. Mae'r disg mewnbwn yn atal peli rhag cael eu taflu allan gan ymchwyddiadau llif.

Mae'r weithred sgwrio yn arbennig o effeithiol wrth ddileu dyddodion baeddu meddal, gelatinous neu grisialaidd. Nid yw tyrbulyddion peli mor effeithiol ar gyfer caled, wedi'i bobi-ar golosg neu raddfa, oherwydd ni all y chwythiadau ynni isel ollwng dyddodion glynu'n dynn. Serch hynny, mae angen glanhau cemegol cyfnodol ar gyfer achosion o'r fath.

Cymhariaeth o Dechnegau Gwella Eraill mewn Gwasanaethau Baeddu
Dull Gwella trosglwyddiad gwresCynnydd mewn Gollyngiad Pwysedd Lliniaru Baeddu
Pibell wag, Gwaelodlin Gwaelodlin smoothBad
Mewnosod tâp troellog 100-150% 200-600% Dim (yn aml yn gwaethygu)
Tiwb rhychiog 20-60% 30-100% Mân (gostyngiad adlyniad)
Tyrbulator Ball (Gwely wedi'i Bacio) 100-300% 500-1500% Ardderchog (glanhau parhaus)
Casgliad
Mae tyrbulators peli yn opsiwn arbenigol ond effeithlon iawn ar gyfer gwella trosglwyddo gwres ar wasanaethau sy'n baeddu'n ddifrifol. Mae'r gwelyau hyn sydd wedi'u pacio'n rhydd o PTFE bach neu beli ceramig mewn tiwbiau PTFE wedi'u gosod yn y ffrwd broses. Trwy sefydlu patrymau llif cymhleth, cythryblus a golchi wal y tiwb yn barhaus gan effeithiau ysgafn, maent yn cadw arwynebau trosglwyddo gwres yn lân ac yn galluogi cyfnodau hir o weithrediad di-dor. Mae'r gosb gostyngiad pwysau mawr yn cyfyngu ar eu defnydd i sefyllfaoedd lle byddai baeddu fel arfer yn achosi cau i lawr dro ar ôl tro. Mae dulliau gwella gwahanol yn addas ar gyfer gwahanol faterion gweithredol, fodd bynnag, ar gyfer prosesau baeddu uchel, gwerth uchel, mae'r gwely llawn tyrbulator pêl yn darparu cyfuniad heb ei ail o berfformiad thermol a dibynadwyedd hunan-lanhau.