Sut Mae'r Defnydd o Dâp Mewnosod Wedi'i Wneud o Ddeunydd Dargludol (ee Metel) yn Effeithio ar Berfformiad yn erbyn Mewnosodiadau PTFE?

Mae'n dâp troellog PTFE syml sy'n hyrwyddo trosglwyddo gwres trwy chwyrlïo'r llif. Mae tâp metel yn gwneud yr un peth ond mae hefyd yn trosglwyddo gwres o wal y tiwb i mewn iddo'i hun, gan weithio yn ei hanfod fel asgell fewnol. Mae hyn yn arwain at welliant darfudol dros yr un dargludol.

Mewnosod Dwy Fecanwaith o Dâp Dirdro
Mae unrhyw fewnosodiad tâp dirdro mewn unrhyw ddeunydd yn cynhyrchu sianel llif helical o fewn y tiwb. Mae'r chwyrlïo a gynhyrchir yn cynhyrchu grymoedd allgyrchol sy'n gwthio'r hylif tuag at wal y tiwb gan arwain at deneuo'r haen derfyn thermol a chynnydd yn y cyfernod trosglwyddo gwres darfudol. Gall y mecanwaith chwyrlïo hwn yn unig gynyddu nifer Nusselt 100-150% dros diwb gwag yn dibynnu ar y gymhareb traw.

Mae effaith asgell bellach yn bresennol os yw'r tâp ei hun yn ddeunydd dargludol thermol (ee dur di-staen, Hastelloy, titaniwm, aloion copr). Mae'r tâp mewn cysylltiad uniongyrchol â wal y tiwb (ffit gwanwyn neu ffit ymyrraeth ysgafn fel arfer). mae gwres yn llifo i'r tâp o'r wal boeth ac mae'r corff tâp cyflawn yn cael ei gynhesu. Yna mae'r tâp yn danfon yr egni sydd wedi'i storio i'r hylif pasio o'r ddau arwyneb llydan. Mae hyn yn rhoi ardal trosglwyddo gwres ychwanegol i drawstoriad y tiwb, fel rhyw fath o asgell hydredol fewnol.

Perfformiad Tâp Dargludol ac An-ddargludol
Gall tâp dirdro o ddeunydd nad yw'n-dargludo fel PTFE neu PFA ddarparu'r gwelliant troelli darfudol yn unig. Mae gan PTFE ddargludedd thermol gwael iawn (tua. 0.25 W/mK) felly prin fod unrhyw drosglwyddiad gwres o'r wal i'r tâp. Mae'r tâp yn aros tua thymheredd hylif lleol ac nid yw'n cyfrannu unrhyw effaith esgyll.

Ar y llaw arall, efallai y bydd gan dâp dirdro metel ddargludedd thermol ar y drefn maint yn uwch. Dur gwrthstaen (~15 W/m·K), Hastelloy (~10 W/m·K), neu gopr (~400 W/m·K). Gyda chysylltiad thermol da yn cael ei gynnal rhwng y tâp a wal y tiwb, mae'r fantais dargludol yn gwella'r trosglwyddiad gwres cyffredinol yn fawr. Yn y trefniant tiwb PTFE gyda mewnosodiad tâp dirdro dargludol, mae'r effaith chwyrlïo a'r asgell fel arfer yn rhoi hwb trosglwyddo gwres ychwanegol o 20- 30% dros y tâp an-ddargludol o dan yr un amgylchiadau llif.

Ar gyfer tâp dirdro PTFE, mae rhif Nusselt yn cynyddu 120% (2.2 gwaith y gwerth mewn tiwb gwag), ond gallai tâp metel wedi'i ddylunio'n dda yn yr un geometreg roi hwb o 150-170% (2.5-2.7 gwaith). Mae'r cynnydd gwirioneddol yn dibynnu ar drwch y tâp, y dargludiant cyswllt thermol a'r nodweddion hylif. Mae'r fantais dargludol fwyaf pan fo'r cyfernod ffilm ar wal y tiwb eisoes yn fawr, fel nad yw'r effaith esgyll yn cael ei chyfyngu gan wrthwynebiad y rhyngwyneb tâp wal.

Y Llinell Waelod: Cyswllt Thermol Da
Dylai'r tâp metel fod mewn cysylltiad thermol agos â wal fewnol y tiwb PTFE er mwyn cyflawni'r effaith fin. Yn gyffredinol, gwneir hyn trwy wneud lled y tâp ychydig yn fwy na diamedr mewnol y tiwb fel ei fod yn cael ei fewnosod gyda ffit gwanwyn. Mae hyblygrwydd cynhenid ​​y tâp metel (neu dro bach rhy fawr) yn gwthio ymylon y tâp yn erbyn wal y tiwb. Fodd bynnag, gall ffit rhy dynn niweidio'r tiwb PTFE neu wneud gosod yn amhosibl. Mae ffit sy'n rhy rhydd yn creu bwlch aer, sy'n ynysydd thermol da ac yn negyddu effaith yr esgyll.

Yn ymarferol, mae tapiau dirdro metel ar gyfer tiwbiau PTFE yn cael eu cynhyrchu'n gyffredin gyda lled o 0.95 i 1.00 o ID y tiwb, gan ddefnyddio'r siâp helical i ddarparu cysylltiadau pwynt yn hytrach na chyswllt llinell lawn. Mae'r ardal gyswllt go iawn yn gyfyngedig ac mae effeithiolrwydd esgyll yn lleihau. Ond hyd yn oed pan nad yw'r cyswllt ond yn rhannol, mae'r dargludedd yn cynyddu ychydig, gan fod y tâp yn cymryd gwres yn y safleoedd cyswllt ac yn ei gario ar ei hyd. Mae dyluniadau mwy soffistigedig yn defnyddio tâp mwy trwchus neu ymyl wedi'i blygu i wella'r ardal gyswllt.

Perygl Cyrydiad a Halogiad
Un risg fawr i'w rheoli yw cyrydiad galfanig a halogiad metel. Hyd yn oed pan ddewisir y tâp metel ei hun ar gyfer cydnawsedd â hylif y broses (ee, Hastelloy C-276 ar gyfer cloridau ymosodol, neu ditaniwm ar gyfer asidau ocsideiddiol), mae cyflwyno cydran fetel o fewn tiwb PTFE yn cyflwyno dau senario methiant posibl.

Yn gyntaf, os yw hylif y broses yn cyrydu'r metel ar y tymheredd gweithredu, bydd y tâp yn cyrydu'n araf. Gall cynhyrchion cyrydiad (ïonau metel neu ronynnau) dreiddio i'r hylif a halogi'r cynnyrch. Mae hyn yn amhriodol mewn cymwysiadau fferyllol, bwyd neu gemegol pur iawn. Fel arfer, pwynt cyfan tiwb PTFE yw osgoi cysylltiad â'r metel o gwbl. Mae defnyddio tâp metel yn erbyn y pwrpas hwnnw.

Yn ail, hyd yn oed os yw'r tâp ei hun yn gwrthsefyll cyrydiad, gellir dal i greu cwpl galfanig os oes unrhyw gydran metelaidd arall yn bresennol yn y system (ee dalen tiwb metel, impeller pwmp, neu falf i lawr yr afon). Cyn belled nad yw'n cyffwrdd ag unrhyw eitemau metel allanol, mae'r tâp wedi'i inswleiddio'n drydanol oddi wrthynt - mae'r tiwb PTFE yn ynysydd trydanol. Fodd bynnag, os daw'r tâp i gysylltiad â ffitiad pen metel, neu os yw'r hylif a ddefnyddir yn ddargludol yn drydanol (ee electrolyt dyfrllyd), gellir adeiladu cylched galfanig trwy'r hylif. Gallai'r metel mwy nobl (ee titaniwm) hybu cyrydiad y rhai llai nobl (ee dur carbon) mewn mannau eraill yn y system.

Pryd i Ddefnyddio Metal vs Tâp Twisted PTFE
Yn dibynnu ar flaenoriaethau'r cais, mae'r dewis rhwng tâp metel dargludol neu dâp PTFE nad yw'n ddargludol.

Pryd i ddefnyddio tâp dirdro metel:

Nid yw hylif y broses yn-cyrydu i'r metel a ddewiswyd (ee dŵr wedi'i ddadïoneiddio, toddyddion organig ysgafn, heli niwtral).

Angen trosglwyddiad gwres mwyaf fesul hyd uned, pŵer pwmpio eisoes wedi'i gyfyngu.

Caniateir cydweddoldeb hylif ac nid yw halogiad cynnyrch yn broblem (ee cemeg ddiwydiannol nad yw'n fferyllol).

Mae cyswllt gwres da yn bosibl heb ddifrod i'r tiwb PTFE.

Dewiswch PTFE neu PFA Twisted Tape ar gyfer:

Mae hylif y broses yn gyrydol iawn (asidau cryf, alcalïau, halogenau, asiantau ocsideiddio).

Osgoi halogiad ag ïonau metel (synthesis API fferyllol, oeri lled-ddargludyddion, prosesu bwyd).

Mae'r tymheredd gweithio y tu hwnt i derfyn cyrydiad yr aloion sydd ar gael ond yn is na 110 gradd (PTFE) neu 260 gradd (PFA).

Mae'r symlrwydd a'r inertness cemegol profedig yn gorbwyso'r gwelliant perfformiad o 20-30% o dâp metel.

Ar gyfer gwasanaethau hynod gyrydol, er gwaethaf colli effaith yr esgyll, mae tapiau PTFE neu PFA yn cael eu defnyddio gan nad yw'r dibynadwyedd a'r purdeb a ddarperir ganddynt yn agored i drafodaeth.

Crynodeb o Berfformiad Tapiau Dargludol ac Anarweiniol
Paramedr Tâp Metel (Dargludol) PTFE (An-dargludol).
Mecanwaith trosglwyddo gwresJust swirl Swirl + effaith asgell
Ychwanegiad Nu nodweddiadol (dros diwb gwag) 100-150% 130-180%
Cynnydd ychwanegol o ddargludedd - +20-30 % o'i gymharu â thâp PTFE
Gofyniad cyswllt thermol Amherthnasol (dim effaith asgell) - ffit hanfodol yn y gwanwyn yn hanfodol
Risg cyrydiad Dim ( anadweithiol i bob cemegyn hyd at 110 gradd ) Yn dibynnu ar gydnawsedd metel hylif
Risg o halogiad metel Dim yn bosibl (cyrydiad neu draul)
Tymheredd uchaf 110 gradd (PTFE); 260 gradd (PFA) yn dibynnu ar aloi (ee di-staen 400 gradd)
Cost Cymedrol (PTFE allwthiol) Uwch (metel wedi'i beiriannu neu ei stampio)
Enghraifft Weithio: Gwresogi Ffrwd Niwtral Dyfrllyd
Tybiwch fod cyfnewidydd gwres PTFE yn cael ei ddefnyddio i gynhesu llif dŵr niwtral, rhydd o glorid o 20 gradd i 60 gradd . Byddai'r troellog ar ei ben ei hun yn gwella'r trosglwyddiad gwres gyda mewnosodiad tâp dirdro PTFE. Gellir cyflwyno'r effaith fin trwy roi tâp dirdro mewn dur di-staen 316 yn ei le, wedi'i osod yn addas i gwrdd â wal y tiwb. Gellir cynyddu'r cyfernod trosglwyddo gwres cyffredinol o 150 W/m²·K i 190 W/m²·K (27%). Nid yw'r hylif yn-cyrydol i ddur di-staen ar 60 gradd ac nid yw'n cynhyrchu trwytholchiad metel sylweddol. Mae'r cynnydd mewn perfformiad yn caniatáu llai o gyfnewidydd gwres neu gyfradd llif is ar gyfer yr un ddyletswydd.

Yn yr un cais, ond byddai heli ychydig yn asidig (pH 4, clorid 1000 ppm) dur gwrthstaen 316 yn destun cyrydiad tyllu. Byddai'r gost yn uchel iawn, yn gofyn am dâp Hastelloy C-276. Opsiwn arall yw mynd â pherfformiad rhatach y tâp PTFE sy'n osgoi'r mater cyrydiad yn gyfan gwbl.

Crynodeb
Trwy gymhwyso tapiau dirdro metel ar y tapiau plastig, gellir cyflawni effaith esgyll dargludol, a all wella'r perfformiad trosglwyddo gwres tua 20- 30%. Fodd bynnag, dim ond os cynhelir cysylltiad thermol da â wal y tiwb y gwireddir y budd hwn ac yn bwysicach fyth os yw'r metel yn gwbl gydnaws â hylif y broses. Ar gyfer gweithrediadau cain fel synthesis fferyllol neu brosesu cemegol purdeb uchel, mae'r budd gwres yn cael ei eclipsio gan unrhyw risg o gyrydiad neu halogiad metel. Dylai'r dewis deunydd ar gyfer dyfeisiau gwella fod mor ofalus ag ar gyfer y cyfnewidydd ei hun; ar gyfer llawer o wasanaethau cyrydol neu purdeb sensitif, anadweithiol tâp PTFE neu PFA yw'r dewis gorau o hyd er gwaethaf absenoldeb yr effaith fin.