Sut Mae Plât{0}a-Framwaith Cyfnewidydd Gwres gyda Gasgedi PTFE yn Cymharu i Uned PTFE Cragen{2} a-Tiwb?

Cyfnewidwyr cragen{0} a-thiwb sy'n teyrnasu'n oruchaf mewn gwasanaeth cyrydol, ond mae cyfnewidwyr plât-a-ffram gyda gasgedi fflworopolymer yn darparu dewis arall cymhellol. Mae eu geometreg sylfaenol yn arwain at nodweddion perfformiad penodol a all fod yn ddefnyddiol mewn rhai cymwysiadau. Ar gyfer hylifau proses pwysedd glân a chymedrol, gall dyluniad plât a ffrâm gyda gasgedi PTFE gynnig gwell effeithlonrwydd trosglwyddo gwres ac ôl troed sylweddol is na chyfnewidydd cragen PTFE a-safonol.

Y Plât a'r Ffrâm yn erbyn Trosolwg o'r Dyluniad Cregyn a Thiwb
Mae cyfnewidwyr gwres plât a-ffrâm yn cynnwys cyfres o blatiau metel rhychiog wedi'u gwasgu at ei gilydd mewn ffrâm. Mae gan bob plât gasged (yn yr achos hwn PTFE neu unrhyw fflworopolymer arall) sy'n selio'r sianeli llif ac yn cyfeirio'r hylifau poeth ac oer i lwybrau eraill. Mae'r hylifau'n llifo drwy'r bylchau arteithiol tenau rhwng platiau i gyfeiriad llif rhifydd neu gerrynt {{5}). Mae'r corrugations yn annog cynnwrf hyd yn oed ar gyfraddau llif isel, sy'n gwella trosglwyddiad gwres yn sylweddol.

Mae cyfnewidwyr gwres cragen PTFE a-tiwb (fel y manylir mewn erthyglau eraill) wedi'u gwneud o fwndel o diwbiau PTFE sydd wedi'u cadw mewn cragen fetel neu blastig. Mae'r hylif gwasanaeth yn llifo ar yr ochr arall ac mae'r hylif cyrydol yn llifo trwy'r tiwbiau (neu o'u cwmpas). Mae waliau'r tiwb PTFE braidd yn drwchus felly trosglwyddir gwres trwy ddargludiad. Mae llif yn gyffredinol yn laminaidd neu'n-gynnwrf isel oni bai bod cyflymderau uchel yn cael eu defnyddio .

Y prif wahaniaeth yw sylwedd yr arwyneb trosglwyddo gwres. Yn y plât-a-adeiladu ffrâm, mae'r platiau'n fetel (dur di-staen fel arfer, Hastelloy, titaniwm neu aloion eraill) a dim ond gasgedi sy'n PTFE. Mae hylif y broses mewn cysylltiad â'r platiau metel a'r gasgedi PTFE. Mae gan yr uned gragen PTFE a-yr holl arwynebau gwlyb sydd wedi'u gwneud o PTFE, sydd â gwrthiant cyrydiad cyffredinol ond dargludedd thermol llawer gwaeth.

Perfformiad Thermol: Gwerthoedd U-uwch a gyflawnwyd oherwydd geometreg platiau
Y cyfnewidydd plât a ffrâm sydd â'r fantais fwyaf yn ei gyfernod trosglwyddo gwres cyffredinol (gwerth U-). Mae hyn oherwydd nifer o achosion.

Platiau metel tenau - Mae trwch y platiau fel arfer yn 0.5 i 1.0 mm yn erbyn waliau tiwb PTFE o 1.0 i 2.0 mm. Mae metelau (dur di-staen ~15 W/m·K, titaniwm ~17 W/m·K, Hastelloy ~10 W/m·K) yn trawsyrru gorchmynion gwres o faint yn well na PTFE (~0.25 W/m·K). Mae'r plât metel yn ddargludydd gwres llawer gwell hyd yn oed gan gymryd i ystyriaeth ymwrthedd y seliau gasged PTFE (sy'n cynrychioli ffracsiwn bach yn unig o gyfanswm yr arwynebedd).

Tyrfedd uchel - Mae dyluniad y plât rhychiog yn achosi cynnwrf lleol uchel. Mae hyn yn amharu ar haenau terfyn ac yn lleihau ymwrthedd darfudol yn sylweddol ar ddwy ochr yr hylifau. Mewn systemau PTFE cregyn a thiwb, mae'r llif mewn-diwbiau PTFE diamedr bach fel arfer yn laminaidd oni bai bod pŵer pwmpio sylweddol yn cael ei ddefnyddio, a bod llif ochr y gragen hefyd yn gymharol ysgafn.

Gall systemau rhifydd cywir -lif cerrynt - Platiau a- gynhyrchu llif cerrynt bron yn berffaith, gan wneud y mwyaf o wahaniaeth tymheredd cymedrig y log (LMTD). Mae cyfnewidwyr PTFE cregyn a thiwb fel arfer yn cael eu sefydlu mewn ffurfweddau trawslif neu lif cymysg sy'n llai effeithlon o ran thermodynamig.

Yn ymarferol, ar gyfer yr un pâr o hylifau, gellir disgwyl i gyfnewidydd gwres plât a-ffrâm gyda gasgedi PTFE fod â gwerth U-cyffredinol dair i bum gwaith yn uwch na gwerth uned cragen PTFE a thiwb. Mewn dŵr-gwasanaeth dŵr gall cyfnewidydd plât gael 3,000-5,000 W/m²·K, tra gall uned cragen a thiwb PTFE gyrraedd 200-400 W/m²·K yn unig. Mewn gwasanaethau cemegol cyrydol mae'r budd yn dal yn fawr ond mae gwerthoedd absoliwt yn dibynnu ar rinweddau'r tueddiadau hylif a baeddu.

Ôl Troed a Phwysau: Cryfder Dyluniad Plât
Mae'r gwerth U{0}}yn llawer mwy, felly mae cyfnewidydd plât a-ffrâm angen llawer llai o arwynebedd i drawsyrru toll gwres penodol. Mae'r ôl troed canlyniadol fel arfer yn un-traean i un-pumed o ran cyfnewidydd gwres cregyn a thiwb PTFE gyda'r un perfformiad thermol. Mae'r pwysau hefyd yn cael ei leihau'n sylweddol gan fod y pecyn plât yn llawer ysgafnach na bwndel o diwbiau PTFE gyda chasin metel.

Mae crynoder y dyluniad plât a’r ffrâm yn fantais amlwg ar gyfer cymwysiadau lle mae gofod yn brin, megis ôl-ffitio i mewn i sgidiau proses presennol, llwyfannau alltraeth neu gyfleusterau cemegol modiwlaidd. Gallai cyfnewidydd cragen PTFE-a-tiwb o ddyletswydd debyg fod yn sawl metr o hyd a meddiannu arwynebedd llawr sylweddol, tra gellir gosod cyfnewidydd plât yn fertigol neu'n llorweddol mewn ffracsiwn o'r gofod hwn.

Cyfyngiadau mewn Pwysedd a Thymheredd
Gellir defnyddio unedau cregyn a thiwb (cragen metel) wedi'u gwneud o PTFE ar gyfer pwysau cymedrol i uchel, fel arfer 6-10 bar ar ochr y tiwb, 10-20 bar ar ochr y gragen, yn dibynnu ar y dyluniad. Mae'r tiwbiau PTFE yn gyfyngedig o ran pwysau, ond mae'r casin metel wedi'i gynnwys yn gadarn. Gall tiwbiau PTFE oddef tymereddau o 110 i 120 gradd; Tiwbiau PFA, 150 i 180 gradd.

Mae terfynau llymach yn berthnasol i'r cyfnewidwyr plât a-ffrâm gyda gasgedi PTFE:

Pwysau - Rhaid gwasgu'r gasgedi ddigon i selio yn erbyn y platiau. Mae'r grym clampio sydd ei angen yn cynyddu gyda'r cynnydd mewn pwysau mewnol a'r posibilrwydd o allwthio gasged neu ollyngiad yn cynyddu. Y pwysau gweithio uchaf nodweddiadol ar gyfer cyfnewidwyr platiau gasged PTFE yw 6-10 bar (85-145 psi), gyda rhai systemau wedi'u graddio i 15 bar. Mae angen platiau mwy trwchus, fframiau trymach a siapiau gasged penodol ar bwysau uwch, gan ychwanegu at gost.

Tymheredd - Mae gasgedi PTFE yn dechrau ymgripiad ac yn colli eu grym selio y tu hwnt i tua 150 i 180 gradd . Mae hyn yn dibynnu ar y radd fflworopolymer a ddefnyddir (PTFE, PFA neu PTFE wedi'i addasu). Fel arfer ni argymhellir gweithredu dros 160 gradd ar gyfer gweithrediad parhaus. Gall rhai dyluniadau cregyn PTFE a thiwb (gyda thiwbiau PFA) weithredu hyd at 180-200 gradd , ond mae'r terfynau gwirioneddol yn aml yn is.

Ar gyfer gwasanaethau cyrydol ar bwysedd uchel neu dymheredd uchel, efallai mai'r uned PTFE cregyn a thiwb yw'r unig opsiwn. Ar gyfer amodau ysgafn (ee {{ }} bar a 100 gradd ) mae'r cyfnewidydd plât yn gwbl addas.

Gwrthsefyll Cyrydiad: Alloy vs Platiau Fflworopolymer Llawn
Mae cyfnewidwyr cregyn a thiwb PTFE yn gyffredinol yn gallu gwrthsefyll cyrydiad. Mae PTFE bron yn gwbl anadweithiol i bob sylwedd ac eithrio metelau alcali tawdd a fflworin elfennol ar dymheredd uchel. Maent felly'n addas ar gyfer asidau cymysg ymosodol iawn, aqua regia, asid nitrig cryf a hylifau eraill a fyddai'n ymosod ar y mwyafrif o fetelau.

Mae'r cyfnewidwyr plât a'r ffrâm gyda gasgedi PTFE yn dibynnu ar y platiau metel ar gyfer amddiffyniad cyrydiad sylfaenol. Y gasgedi yw'r unig ran PTFE. Felly mae'n rhaid dewis y deunydd plât i wrthsefyll yr hylif proses penodol. Dyma rai opsiynau cyffredin:

Dur di-staen (304/316) - Dim ond ar gyfer asidau ysgafn a hydoddiannau niwtral.

Hastelloy C-276 neu B-3 - Gwrthiant ardderchog i asid hydroclorig, asid sylffwrig ac amodau lleihau. Wedi'i ymosod gan asidau ocsideiddio pwerus.

Titaniwm (Gradd 2, Gradd 7) - Gwrthiant ardderchog i asidau ocsideiddio (nitrig, cromig) a chloridau. Bydd asid hydrofluorig a rhai asidau lleihau yn ymosod arno.

Zirconium neu Tantalum - Aloeon egsotig ar gyfer amgylchiadau llym, ond yn ddrud iawn.

Gall y cyfnewidydd plât fod yn ateb cost-effeithiol os yw hylif y broses yn gydnaws ag aloi plât hygyrch (ee titaniwm ar gyfer asid nitrig, Hastelloy ar gyfer HCl). Fodd bynnag, lle mae'r hylif yn cynnwys sawl rhywogaeth elyniaethus (ee asid cymysg gyda chydrannau ocsideiddio a rhydwytho) ni all unrhyw un metel fod yn dderbyniol. Mewn achosion o'r fath, yr uned gragen PTFE a'r-diwb gyda'i gwrthiant cyffredinol yw'r dewis mwyaf diogel.

Baeddu, Glanhau, Cynnal a Chadw
Gall cyfnewidwyr plât a-fframiau gael eu tynnu ar wahân i'w glanhau. Gellir symud y platiau fesul un a gellir eu glanhau'n fecanyddol (brwsio, golchi pwysau) neu'n gemegol. Mae hyn yn fantais fawr i wasanaethau sy'n cynhyrchu baeddu meddal neu gludiog. Fodd bynnag, mae'r mandyllau bach rhwng platiau (2-5 mm fel arfer) yn agored i gael eu llenwi gan ronynnau, ffibrau neu sylweddau crisialu. Mae cyfnewidydd plât angen hidlydd neu hidlydd wedi'i adeiladu'n dda i fyny'r afon i gael gwared ar ronynnau sy'n fwy na thua 1 mm.

Mae cyfnewidwyr cragen PTFE a-yn cynnig sianeli llif mwy (diamedrau mewnol tiwb yn aml 5–15 mm) ac maent yn llai tueddol o blygio. Mae arwyneb llyfn ffrithiant isel PTFE hefyd yn atal cadw nifer o ddyddodion (gweler yr erthygl ar ynni wyneb). Ond mae'n anoddach ei lanhau." Mae tu mewn y tiwb yn cael ei lanhau'n fecanyddol (offer arbennig - brwshys tiwb) ac yn aml yn gemegol. Ni ellir tynnu'r tiwbiau fesul un i'w harchwilio, rhaid tynnu'r bwndel cyfan o'r gragen.

Un o fanteision mawr y cyfnewidydd plât yw, os bydd gasged yn mynd yn ddrwg, neu os bydd plât yn cyrydu, efallai y bydd y platiau a'r gasgedi unigol yn cael eu disodli mewn ychydig oriau. Mewn uned cragen PTFE a thiwb, os bydd un tiwb yn methu, mae'n bosibl y bydd yn rhaid plygio'r tiwb (gostwng arwynebedd) neu efallai y bydd angen newid y bwndel tiwb cyfan, tasg ddrud sy'n cymryd llawer o amser.

Cymwysiadau Nodweddiadol ar gyfer Pob Techneg
Mae cyfnewidwyr plât a-fframiau â gasgedi PTFE yn cael eu defnyddio'n aml mewn gwasanaethau cyfleustodau glân (dŵr-dŵr, dŵr-glycol, stêm gwasgedd isel) lle nad yw'r hylif yn rhy gyrydol. Fe'u gwelir mewn cymwysiadau prosesau cemegol yn:

Oeri asidau gwanedig (ee. 10% asid sylffwrig) lle mae titaniwm neu ddur di-staen yn addas.

Defnyddir baddonau platio gyda hidliad da a thymheredd cymedrol.

Adfer gwres o nentydd cyrydol cymharol lân.

Cyfnewidwyr cragen PTFE-a-thiwb yw'r opsiwn a ffefrir ar gyfer gwasanaethau asid llawn cyrydol, ocsideiddiol neu ronynnol-asid llwythog megis:

Llinellau piclo asid cymysg (HNO3+HF)

Conc poeth. asid hydroclorig.

Aqua regia a chymysgeddau llym eraill.

Trin asidau gwastraff gyda chyfansoddiad hylif newidiol

Tabl Cymharu: Plât a Ffrâm yn erbyn Cregyn a Thiwb (PTFE)
Nodwedd Plât a Ffrâm gyda Gasgedi Cregyn a Thiwb PTFE PTFE
Cyfernod trosglwyddo gwres cyffredinol (G-gwerth)Uchel (3-5 × yn fwy na chragen-a-thiwb)Isel (dargludedd PTFE yn gyfyngedig)
Ôl-troed (fesul dyletswydd) (1 × llinell sylfaen) Bach Mawr (3-5 gwaith yn fwy)
Uchafswm pwysau parhaus 6-10 bar (uwch gyda dyluniad penodol) 6-10 bar ar ochr y tiwb (gall cragen fetel fod yn uwch)
Max. tymheredd parhaus 150–180 gradd (gasged-cyfyngedig)110–120 gradd (tiwbiau PTFE); 150-180 gradd (tiwbiau o PFA)
Mae ymwrthedd cyrydiad yn dibynnu ar gasketsUniversal aloi plât PTFE (PTFE neu PFA ar bob arwyneb gwlyb)
Sensitifrwydd i ronynnau llwch Uchel (bylchau tenau sy'n tueddu i blygio) Isel (diamedrau tiwb mwy; arwyneb llyfn)
Hawdd i'w gynnal Da iawn (gellir tynnu'r platiau ar wahân a'u brwsio) Gweddol (angen glanhau cemegol neu frwsio tiwb)
Atgyweirio Uchel (gellir ailosod platiau a gasgedi unigol) Cyfyngedig (plygio tiwb neu amnewid bwndel)
Cost gyntaf (ee dyletswydd)Gwasanaethau glân, cymedrol yn is Gwell ymwrthedd cyrydiad cyffredinol
Cymwysiadau nodweddiadol • Asidau gwanedig glân • baddonau platio • Cyfleustodau dŵr Asidau cymysg ymosodol, asidau ocsideiddiol, ffrydiau gwastraff o gyfansoddiad amrywiol
Canllaw Penderfyniad: Dewis y Cyfnewidydd Cywir
Dylai'r penderfyniad ar gyfer cyfnewidydd plât a ffrâm gyda gasgedi PTFE neu uned cragen a thiwb PTFE ddibynnu ar y glendid, y cyrydol, y pwysedd, a'r ardal sydd ar gael ar gyfer yr hylif.

Dewiswch gyfnewidydd ffrâm plât a- os:

Mae hylif y broses yn lân ac mae gronynnau'n llai nag 1 mm (neu darperir hidliad addas).

Mae'r hylif yn gydnaws ag aloi metel am bris cymedrol (dur di-staen, titaniwm, Hastelloy) ar y tymheredd gweithredu.

Mae'r pwysau gweithredu yn is na 10 bar ac mae'r tymheredd yn is na 150 gradd.

Mae gofod yn gyfyngedig ac mae ôl troed cryno yn bwysig.

Pwysig iawn yw rhwyddineb dadosod a glanhau.

Bydd y cyfnewidydd yn cael ei ddefnyddio ar gyfer adfer gwres neu ddyletswyddau cyfleustodau yn lle cyswllt uniongyrchol ag asidau cymysg adweithiol iawn.

Dewiswch gyfnewidydd gwres cragen-a-thiwb wedi'i wneud o PTFE pan:

Mae'r hylif yn cynnwys asidau ocsideiddio pwerus (nitrig, cromig) neu asidau cyfun a fyddai'n ymosod ar unrhyw fetel.

Mae'r cyfansoddiad hylif yn anrhagweladwy neu wedi'i nodweddu'n wael, felly mae risg wrth ddewis aloi.

Mae'r hylif yn cynnwys gronynnau, ffibrau neu grisialau a allai rwystro bylchau platiau bach.

Operating pressure >10 bar or temperature >150 gradd (gyda thiwbiau PFA).

Mae angen ymwrthedd cyrydiad cyffredinol heb y risg o ymosodiad neu dyllu lleol.

Nid oes gan y planhigyn y gallu cynnal a chadw i ddadosod ac ailosod gasgedi yn rheolaidd.

Mae'r ddwy dechnoleg yn bodoli ochr yn ochr mewn llawer o amgylcheddau prosesau cemegol. Gellir dewis cyfnewidydd cragen PTFE-a-tiwb ar gyfer toll gwresogi asid cymysg cyrydol iawn, tra bod cyfnewidydd ffrâm plât a-blatiau titaniwm a gasgedi PTFE yn ymdrin â tholl oeri asid nitrig gwanedig glân mewn mannau eraill yn yr un gwaith.

Casgliad: Compact Effeithlonrwydd neu Gadarn i Fyd-eang
Mae cyfnewidwyr gwres plât a ffrâm gyda gasgedi PTFE yn darparu effeithlonrwydd thermol uchel ac ôl troed bach oherwydd cynnwrf uchel a phlatiau metel tenau. Mae eu gwerthoedd U-dair i bum gwaith yn fwy na rhai unedau cregyn a thiwb PTFE, gan arwain at ôl troed llawer llai a llai o bwysau.