Sut Mae Cymhareb Traw Tâp Troellog yn Effeithio ar Drosglwyddo Gwres mewn Tiwbiau PTFE?

Mae tâp dirdro a osodir o fewn tiwb PTFE yn cynhyrchu llif chwyrlïo sy'n cynyddu'r trosglwyddiad gwres. Mae graddau'r chwyrliad hwn a'r cyfaddawd perfformiad canlyniadol yn cael eu rheoli'n uniongyrchol gan gymhareb traw y tro - a gynrychiolir fel tyndra'r tro.

Beth yw Cymhareb Traw mewn Mewnosodiadau Tâp Troellog?
Cymhareb traw yw cymhareb yr hyd sydd ei angen i wneud un troelliad 360 gradd llawn (hyd y traw) i led y tâp. Er enghraifft, mae gan dâp sy'n gwneud un tro cyflawn mewn pellter sy'n hafal i'w lled ei hun gymhareb traw o 1. Os yw'r tâp yn dirwyn i ben yn gyfan gwbl ar draws hyd bum gwaith ei ehangder, mae'r gymhareb traw yn 5. Cymhareb traw isel=twist treisgar, tynn iawn. Cymhareb traw uchel=twist llacach, meddalach .

Mewn gwirionedd, mae mewnosodiadau tâp dirdro ar gyfer tiwbiau PTFE wedi'u hadeiladu o PTFE neu PFA (alcan perfflworoalkoxy) i sicrhau cydnawsedd cemegol llawn â hylifau prosesau cyrydol iawn. Nid yw hyn yn gwarantu unrhyw halogiad metelaidd na phroblemau cyrydiad galfanig hyd yn oed gydag asidau pwerus, toddyddion neu gyfryngau hynod-pur.

Effaith Cymhareb Traw ar chwyrlïo a Throsglwyddo Gwres
Wrth i'r hylif fynd trwy diwb sy'n cynnwys tâp dirdro, mae'r tâp yn gwthio'r nant i ddilyn patrwm helical. Mae'r chwyrliad hwn yn cynhyrchu grymoedd allgyrchol sy'n gyrru'r hylif trymach tuag at wal y tiwb, gan deneuo'r haen ffin thermol i bob pwrpas. Mae hyn yn cyfateb i gyfernod trosglwyddo gwres darfudol mwy neu rif Nusselt uwch.

Mae cymhareb y traw yn uniongyrchol gyfrifol am gryfder y chwyrliadau. Mae'r elfen cyflymder tangential cryfach yn cael ei achosi gan dro tynnach (cymhareb traw is ee. 2). Fel y gall y gwelliant trosglwyddo gwres a ddynodir fel arfer fel cymhareb rhif Nusselt gyda'r mewnosodiad i tiwb plaen fod hyd at 150% neu fwy. Fodd bynnag, mae'r troelli cyflym hwn hefyd yn arwain at ffrithiant hylif sylweddol uwch, sy'n arwain at gynnydd enfawr mewn pwysau yn gostwng, yn aml yn yr ystod o 200-600% o'i gymharu â thiwb gwag.

Ar y llaw arall, bydd tro mwy llac (cymhareb traw uwch, ee. 5 neu 6) yn rhoi chwyrlïo mwy ysgafn. Mae'r codiad trosglwyddo gwres yn gymharol fach-fel arfer 50-80% dros y gwerth tiwb plaen - ond mae'r gosb gostyngiad pwysau yn gymesur yn llai, yn aml dim ond 100-200% yn uwch.

Nid yw cymhareb traw y tâp dirdro a pherfformiad trosglwyddo gwres PTFE yn-yn llinol. Mae gostyngiad yn y gymhareb traw o 6 i 2 yn arwain at gynnydd anghymesur o sylweddol mewn trosglwyddo gwres a ffrithiant. Felly nid yw'r gymhareb traw optimwm yn ffigwr penodol ond mae'n dibynnu'n llwyr ar y pŵer pwmpio a ganiateir a'r ddyletswydd thermol a ddymunir.

Argymhellion Dylunio Ymarferol ar gyfer Tiwbio PTFE
Yn achos tiwbiau PTFE, dewisir cymhareb traw o 3 i 5 yn aml os nad yw'r gostyngiad pwysau yn ffactor cyfyngol. Mae'r ystod hon yn cynrychioli cyfaddawd da: cynnydd mewn cyfernod trosglwyddo gwres o tua 80-120% gyda chynnydd mewn gostyngiad pwysau o 200-350%. Yn gyffredinol, mae'r gwerthoedd hyn yn oddefadwy yn y rhan fwyaf o gymwysiadau prosesau cemegol, yn enwedig pan fo hyd y tiwb yn gymedrol (ee cyfnewidwyr gwres cragen a thiwb neu goil trochi).

Dylid nodi bod gan y tiwbiau PTFE eu hunain ddargludedd thermol cymharol isel (ca. 0.25 W/mK). Yn gyffredinol, mae'r prif wrthwynebiad gwres yn wal y tiwb neu'r ffilm hylif y tu mewn. Gall defnyddio mewnosodiad tâp dirdro gyda chymhareb traw digonol leihau'r ymwrthedd ffilm fewnol yn sylweddol, ac felly symud y gwrthiant rheoli i ochr arall y cyfnewidydd gwres. Mae hyn yn gwneud y dyluniad llawn yn fwy cytbwys a chost-effeithiol.

Gellir dewis cymhareb traw uchel o 6 i 8 ar gyfer cymwysiadau lle mae gostyngiad pwysau wedi'i gyfyngu'n fawr megis systemau disgyrchiant neu wresogyddion nwy pwysedd isel. Mae hyn yn darparu digon o chwyrlïo i gyfyngu ar lif laminaidd a chynyddu cymysgu rheiddiol, ond mae'r gosb ffrithiant yn dal i fod yn oddefadwy.

Fel arall, gellir dewis cymhareb traw o 2 i 3 os oes angen trosglwyddo gwres uchaf waeth beth fo'r pwysau a gollir (ee mewn gwresogi gludedd uchel, neu lle mae costau pwmpio yn ddibwys). Mewn achosion o'r fath gellir cynyddu'r cyfernod trosglwyddo gwres cymaint â 150%. Rhaid i'r dylunydd sicrhau bod y pwmp neu'r chwythwr yn gallu darparu'r pen pwysedd uwch.

Ystyriaethau Peirianneg Pellach
Mae hyd y fynedfa thermol yn cael ei leihau ymhellach gan fewnosodiadau tâp dirdro mewn tiwbiau PTFE , gan gynhyrchu ymddygiad cythryblus sydd wedi'i ddatblygu'n llawn hyd yn oed ar niferoedd Reynolds isel (Re< 2000). Mae hyn yn arbennig o ddefnyddiol mewn llifau araf neu mewn tiwbiau diamedr bach lle byddai cynnwrf gwirioneddol yn gofyn am gyflymder llif anymarferol.

Mae'n rhaid ichi ystyried goddefiannau gweithgynhyrchu. Mae'r sylwedd PTFE yn fwy hyblyg, sy'n ei gwneud hi'n anoddach gwneud tâp wedi'i dirdro'n dynn (cymhareb traw isel). Ar gyfer cymarebau traw isel iawn (o dan tua 2.5) yn gyffredinol mae PFA yn cael ei ffafrio oherwydd ei anystwythder uwch a gwell cadw'r siâp tro ar dymheredd cynyddol.

Mae cymhareb lleiniau hefyd yn effeithio ar lanhau a chynnal a chadw. Mae tapiau gyda chymarebau traw isel iawn (troi tynn) yn tueddu i gasglu gronynnau'n haws ac maent yn fwy anodd eu tynnu i'w glanhau. Ar y cyfan, mae cymhareb traw o 4 neu fwy yn rhoi digon o lwybr echelinol agored i wastraff basio neu i fewnosod mochyn glanhau.

Crynodeb
Cymhareb traw mewnosodiad tâp dirdro yw'r prif lifer dylunio i reoli'r trosglwyddiad gwres yn erbyn masnach gollwng pwysau-i ffwrdd mewn tiwbiau PTFE. Ceir chwyrliadau cryf a chynnydd-trosglwyddo gwres uchel gyda chymhareb traw is (tro tynnach) am bris cynnydd mawr mewn colledion ffrithiant. Mae cymarebau traw uwch (troelli mwy rhydd) yn arwain at hwb meddalach, mwy ynni-effeithlon. Mae cymhareb traw rhwng 3 a 5 yn darparu cydbwysedd rhagorol ar gyfer y rhan fwyaf o gymwysiadau trin hylif cyrydol. Mae optimeiddio siâp mewnosod gan gynnwys cymhareb traw yn dal i fod yn ffactor hanfodol wrth wella perfformiad y cyfnewidydd gwres heb beryglu cydnawsedd cemegol neu gyfanrwydd deunydd.