Sut Mae Tiwbiau PTFE Dimpled neu Rychiog yn Gwella Trosglwyddo Gwres Heb Mewnosodiadau Ychwanegol?

Gellir cynhyrchu'r dimples, y corrugations, neu'r troellau yn uniongyrchol ar y tiwb ei hun, yn hytrach nag ychwanegu dyfais ar wahân. Mae'r elfennau integredig hyn yn helpu i dorri ar draws llif a chynyddu trosglwyddiad gwres heb y risg y bydd mewnosodiad yn dod yn rhydd neu'n creu rhwystr.

Pam Mae angen Ystyried Gwella Goddefol gan Geometreg Tiwb
Mewn llawer o brosesau cemegol a fferyllol, mae dibynadwyedd cyfnewidwyr gwres yr un mor bwysig â'u perfformiad thermol. Mae gan ddulliau gwella traddodiadol fel tâp dirdro neu fewnosodiadau coil gwifren gydrannau mewnol sy'n dueddol o fudo, blinder, neu leoliadau baeddu. Dull arall yw newid wal y tiwb ei hun. Mae gan diwbiau PTFE dimpled neu rhychog garwedd arwyneb neu wibrwydd sy'n gynhenid ​​i'r tiwb. Nid oes unrhyw ddarnau amlwg yn golygu bod y potensial o fethiant mecanyddol, gosod mewnosod neu rwystr llif bron yn cael ei leihau.

Mae'r dull hwn yn arbennig o ddeniadol i ddelio â hylifau sy'n cynnwys solidau crog, slyri crisialog neu gyfryngau sy'n dueddol o bolymeru. Ar gyfer cymwysiadau mor anodd, defnyddir tiwb mewnol llyfn wedi'i dmpledi neu rhychiog i greu cynnwrf heb holltau lle gallai malurion gasglu.

Sut mae Dimples a Chorrugations yn llanast â llif
Mae tiwb PTFE dimpled neu rhychiog yn diwb sydd â chyfres o mewnoliadau cyfnodol neu byliadau neu newidiadau ymlediadau a chyfangiadau neu gyrchiadau ar ei hyd. Wrth i'r hylif lifo dros y gwahaniaethau geometrig hyn, mae'r haen ffin ger y wal yn cael ei tharfu'n olynol a'i hailsefydlu. Mae vortices chwyrlïo yn cael eu taflu y tu ôl i bob pylu neu grib rhychiog i gymell cymysgu rheiddiol rhwng yr hylif craidd a rhanbarth y wal. Mae'r cymysgu'n effeithlon yn teneuo'r haen ffin thermol ac felly'n gwella'r cyfernod trosglwyddo gwres darfudol.

Mae'r mecanwaith gwella yn hollol wahanol i fecanwaith gosod tâp dirdro. Mae'r tâp dirdro yn darparu chwyrliadau helical cyson, ond mae'r pylau a'r rhychiadau yn creu cynnwrf cyfnodol lleol. Mae'r perfformiad trosglwyddo gwres tiwb rhychiog PTFE llaith o ganlyniad yn gyffredinol yn fwy cymedrol - ar yr ystod o welliant 20-60% dros diwb llyfn - ond gyda chynnydd cyfrannol llai o ostyngiad mewn pwysau, yn gyffredin rhwng 30-100%.

Yn ymarferol, gellir gosod y paramedrau geometrig (dyfnder dimple, traw rhychedd ac uchder) i fasnachu rhwng y cynnydd trosglwyddo gwres a cholli ffrithiant. Mae rhychiadau traw byrrach neu dwmpathau dyfnach yn cynhyrchu cynnwrf mwy pwerus, ond hefyd yn darparu mwy o wrthwynebiad. Mae patrymau hirach, bas yn rhoi llif llyfnach gyda hwb mwy cymedrol.

Manteision Mewnosodiadau ar Wahân
Mae gan diwbiau PTFE dimpled neu rhychiog fanteision ymarferol amrywiol dros dâp troellog neu fewnosodiadau rhydd eraill:

ffurfio geometreg mewnosod yn barhaus yn wal y tiwb. Dim risg o fewnfudo: Nid oes unrhyw siawns i fewnosodiad symud i lawr yr afon, anafu pennau'r tiwb, neu gyffwrdd â'r daflen tiwb.

Dim gwrthwynebiad cyswllt ychwanegol: Gyda mewnosodiad ar wahân mae gwrthiant cyswllt thermol rhwng y mewnosodiad a wal y tiwb. Nid oes unrhyw wrthwynebiad ychwanegol gan nad oes unrhyw ryngwyneb â dimples neu gyrchiadau annatod.

Archwilio a glanhau hawdd Mae tu mewn tiwb rhychog yn dal i fod yn sianel agored, ddirwystr. Fel arfer mae taith mochyn neu frwsh glanhau yn ddigon. Gall glanhau tiwb gyda thâp dirdro olygu bod angen tynnu'r mewnosodiad.

Llai o berygl traul mecanyddol: Gall mewnosodiadau chwyrlïo achosi dirgryniadau a sgrafelliad yn wal y tiwb PTFE dros amser, yn enwedig ar gyflymder llif uwch. Nid oes gan geometreg annatod unrhyw symudiad cymharol rhwng y tiwb a'r nodwedd wella.

It should be pointed out that even for very high heat transfer enhancement objectives (>100%) mae'r mewnosodiad tâp dirdro yn well na'r tiwbiau dimpled neu rhychiog. Fodd bynnag, mae'r dyluniad tiwb annatod yn ddewis poblogaidd ar gyfer ceisiadau lle mae gwelliant ysgafn yn dderbyniol a dibynadwyedd o'r pwys mwyaf.

Prosesu PTFE
Mae tiwbiau rhychiog a dimpled yn cael eu cyflogi'n gyffredin mewn cyfnewidwyr gwres metel (ee dur di-staen, cowper). Mae angen rhai gweithdrefnau allwthio neu thermoformio unigryw ar gyfer eu cymhwyso i PTFE. Ni ellir toddi PTFE prosesu fel thermoplastigion. Yn gyffredinol, mae PTFE wedi'i allwthio gan hwrdd neu wedi'i allwthio â phast. Gellir defnyddio dull dyrnu cylchdro ar PTFE ar ôl sintro i ddarparu'r union dyllau neu rychiadau, neu gellir defnyddio cyfres o ddeis wedi'u gwresogi i dynnu llun y tiwb. Mae tiwbiau PTFE rhychog parhaus ar gael yn fasnachol gan gynhyrchwyr arbenigol ar gyfer diamedrau cymedrol (6-25mm fel arfer).

Rhaid i reolaeth trwch wal fod yn llym iawn. Gall y wal fod yn rhy denau a gall ddymchwel dan bwysau mewnol ar frig y rhychiadau; gall y wal fod yn rhy drwchus ac mae'r cydymffurfiad hyblyg sydd ei angen i gynhyrchu corrugation tynn yn cael ei leihau. Yn gyffredinol, mae trwch waliau tiwbiau cyfnewidydd gwres PTFE rhychog yn yr ystod o 0.8 i 2.0 mm yn dibynnu ar ddiamedr a graddfa pwysau.

Effeithiau Cyfundrefn Llif a Cholled Pwysau
Mewn llif laminaidd (Re < 2000) mae presenoldeb pylau a rhychiadau yn cael effaith sylweddol. Hyd yn oed ar niferoedd Reynolds isel maent yn sbarduno trawsnewidiad cynnar i gyfundrefn lif ansefydlog, sy'n cael ei dominyddu gan gymysgu, sy'n cynyddu nifer Nusselt 40-80% o'i gymharu â thiwb llyfn. Hefyd, mae'r gosb o golli pwysau yn bwysig gan fod y llif yn cael ei orfodi i gyflymu ac arafu'n barhaus.

Mewn llif cythryblus (Re> 4000) mae'r gwelliant cymharol yn llai - yn aml 20-40% - gan fod y cynnwrf naturiol eisoes yn sicrhau cymysgu effeithiol. Fodd bynnag, mae'r cynnydd canrannol yn y gostyngiad pwysau yn tueddu i fod yn is. Gall tiwb dimpled wedi'i adeiladu'n iawn fod â ffactor perfformiad thermol (cymhareb y gwelliant trosglwyddo gwres i'r cynnydd ffrithiant i'r pŵer 1/3) yn well na 1.2, sy'n nodi arbedion ynni net o'i gymharu â thiwb llyfn ar gyfer yr un pŵer pwmpio.

Mae'r tabl isod yn crynhoi ystodau perfformiad nodweddiadol ar gyfer tiwbiau PTFE dimpled neu rhychiog mewn perthynas â thiwbiau PTFE llyfn yn seiliedig ar hylifau fel dŵr yn Re=2000-5000.

Paramedr Ystod Gwella Nodweddiadol Gwelliant rhif Nusselt (cyfernod trosglwyddo gwres) ++20 % i +60%
Ffactor ffrithiant (gostyngiad pwysau) yn cynyddu +30% i +100%
Ffactor perfformiad thermol (η) 1.1-1.3 Casgliad
Mae tiwbiau PTFE dimpled neu rhychiog yn cynnig ffordd oddefol syml o wella trosglwyddiad gwres gyda dibynadwyedd da iawn. Mae'r tiwbiau'n cael eu peiriannu i greu geometreg wyneb annatod sy'n torri'r haen ffin ac yn hyrwyddo cymysgu rheiddiol, gan arwain at gynnydd cymedrol (20-} 60%) o drosglwyddo gwres heb y potensial ar gyfer mudo mewnosod, ymwrthedd cyswllt, neu faterion glanhau. Mae'r siâp yn arbennig o ddefnyddiol mewn cymwysiadau sy'n cynnwys gronynnau, crisialau neu hylifau baeddu lle byddai mewnosodiadau ar wahân yn broblematig. Mae geometreg tiwb yn parhau i fod yn agwedd hanfodol ar ddylunio cyfnewidydd gwres - a chyda PTFE, mae siapiau wedi'u dimpled neu rhychiog yn cynnig cyfuniad apelgar o berfformiad, glanweithdra a gwydnwch hirhoedlog.