Làm cách nào để chọn thiết kế tấm tiếp xúc chính xác cho vỏ-Đầu vào bên của bộ trao đổi PTFE?

Thông thường, chất lỏng bên-vỏ trong bộ trao đổi nhiệt đi vào qua một vòi phun nhỏ có vận tốc-cao có thể thổi vào bó ống giống như vòi cứu hỏa. Nếu luồng tia cực mạnh này ngay lập tức chạm vào các ống PTFE mềm và dẻo, nó sẽ ăn mòn, làm mòn các ống và tạo ra độ rung cực lớn. Tuyến bảo vệ đầu tiên là một thiết bị đơn giản, trang nhã – tấm tiếp xúc – giúp chuyển luồng khí hung hãn đó thành dòng chảy êm dịu, khuếch tán.

Trong thiết kế bộ trao đổi PTFE đầu vào bằng vỏ tấm va chạm, việc bố trí đầu vào trở thành một hệ thống bảo vệ quan trọng của bó ống PTFE dễ vỡ về mặt cơ học.

Hiệu ứng tấm va đập lên sự phân bổ dòng chảy bên-vỏ
Tấm tiếp xúc là một tấm chắn hy sinh, là vật đầu tiên chịu tác dụng của dòng chất lỏng chảy vào nên nó phải chắc chắn...

Nó được gắn trực tiếp phía trước vòi phun phía vỏ thường ở một khoảng cách ngắn, được kiểm soát. Mục tiêu chính là chuyển hướng dòng tia đầu vào có động lượng cao và phân phối năng lượng của nó trước khi nó chạm vào bó ống.

Nếu bộ phận này không có thì tia đầu vào có thể:

Mặc cục bộ trên ống

Độ rung quá mức của ống

Tính không đồng nhất của dòng chảy qua bó

Sự mỏi cơ học sớm của ống PTFE mềm

Thiết kế hình học và cơ chế khuếch tán dòng chảy
Một tấm tiếp xúc được chế tạo tốt sẽ lấy một tia tập trung và phân tán nó thành một trường dòng chảy phân tán bằng cách tiêu tán động lượng và lan truyền xuyên tâm.

Các tính năng thiết kế điển hình là:

Hình học tấm, phẳng hoặc cong nhẹ

Đường kính lớn so với vùng giãn nở tia đầu vào

Định vị chiến lược trên đường trung tâm vòi phun

Các lỗ hoặc cạnh hình vỏ sò tùy chọn để tăng khả năng phá vỡ nhiễu loạn.

Đối với nhiều ứng dụng bộ trao đổi PTFE đầu vào vỏ tấm va chạm, tấm được sản xuất từ ​​hợp kim chống ăn mòn tương thích với chất lỏng xử lý và vật liệu vỏ.

Tấm được định hướng sao cho:

Khoảng trống được đưa ra một khoảng cách đủ xa từ lối ra vòi phun

sự giãn nở của dòng chảy trước khi va chạm

Áp suất ngược được duy trì trong giới hạn cho phép

Đã chặn toàn bộ vùng phủ sóng của máy bay phản lực

Cân nhắc động linh hoạt và hiệu ứng bình phương Rho{0}}V{1}}
Sự cần thiết của một tấm tiếp xúc thường được đánh giá bằng thông số động lượng đầu vào, thường được cho là ρv2 (mật độ nhân với bình phương vận tốc).

Số đọc cao của ρv² cho thấy:

Động lượng phản lực mạnh

Tiềm năng xói mòn lớn hơn

Giảm thiểu dòng chảy để ngăn chặn nguy cơ hư hỏng bó ống cao

Các tiêu chuẩn thiết kế của TEMA đưa ra lời khuyên về thời điểm cần có tấm tiếp xúc, bao gồm các yêu cầu về kích thước và khoảng cách tối thiểu dựa trên đường kính vòi phun và điều kiện dòng chảy.

Tối ưu hóa vị trí và khoảng cách
Vị trí thích hợp là điều cần thiết để khuếch tán dòng chảy thích hợp mà không tăng thêm quá nhiều sức cản của hệ thống.

Các cân nhắc về khoảng cách là:

Khoảng cách từ đầu phun đến bề mặt tấm

Cho phép giãn nở tia trước khi va chạm

Tránh vùng ứ đọng dòng chảy phía sau tấm.

Để tránh giảm áp suất quá mức trên phần đầu vào.

Nếu khoảng cách quá ngắn, dòng chảy sẽ không ổn định và tạo ra áp suất ngược. Nếu khoảng cách quá rộng, tia có thể đi vòng quanh tấm một phần và chạm trực tiếp vào bó ống.

Những cân nhắc đặc biệt đối với bó ống PTFE
Trong bộ trao đổi nhiệt PTFE, tính chất cơ học của ống khiến cho việc bảo vệ đầu vào trở nên quan trọng hơn:

Ít cứng hơn ống kim loại

Tăng khả năng dễ bị tổn thương do dòng chảy{0}}gây ra rung động.

Giảm khả năng chống xói mòn trong điều kiện va chạm vận tốc cao

Độ nhạy cao hơn với nồng độ ứng suất cục bộ

Do đó, bố trí bộ trao đổi PTFE đầu vào bằng vỏ tấm va chạm hoạt động như một tính năng an toàn cơ học quan trọng bằng cách loại bỏ sự truyền động năng trực tiếp từ tia đầu vào đến trường ống.

Thiết kế tấm cải tiến cho hiệu suất tốt hơn
Thiết kế va đập nâng cao có thể bao gồm:

Tiêu tán năng lượng theo giai đoạn trong các tấm đục lỗ

Bố trí che chắn theo lớp

Bề mặt lệch cong để phân phối dòng chảy xuyên tâm

Gắn tăng cường cho khả năng chống rung mỏi

Những cải tiến như vậy cải thiện tính đồng nhất của dòng chảy và giảm thiểu ứng suất cục bộ trên tấm và bó ống.

Bản tóm tắt .
Được chế tạo đúng cách, tấm tiếp xúc là một yếu tố khiêm tốn nhưng quan trọng trong việc bảo vệ các bó bộ trao đổi nhiệt PTFE khỏi tác động có hại của các tia đầu vào tốc độ cao. Trong các hệ thống trao đổi nhiệt PTFE có đầu vào vỏ tấm va chạm, tấm này sẽ khuếch tán động lượng tới trước khi đến các ống, duy trì tính toàn vẹn cơ học và hoạt động ổn định.

Hệ thống nhiệt được đặt ở trạng thái cân bằng giữa lực phá hủy và cấu trúc dễ vỡ, do đó các thành phần đơn giản nhất thường là quan trọng nhất. Trong trường hợp này, tấm tiếp xúc lặng lẽ mang lại tuổi thọ hoạt động lâu dài và ổn định cho bó PTFE bằng cách hấp thụ năng lượng của dòng chảy đến trước khi hư hỏng có thể xảy ra.