Wrth fesur maint cragen-a-cyfnewidydd gwres tiwb, mae cyfrifiad ochr y tiwb yn syml. Mae'r ochr gragen, fodd bynnag, yn cyflwyno cymhlethdodau gyda threfniadau baffl a ffrydiau gollyngiadau a all newid y perfformiad a ragwelir yn sylweddol.
Pam Cregyn-Materion Trosglwyddo Gwres Ochr mewn Cyfnewidwyr Gwres PTFE
Mae cyfernod trosglwyddo gwres ochr y gragen yn cynrychioli effeithiolrwydd trosglwyddo gwres rhwng hylif ochr y gragen a wal y tiwb. Mae'n elfen hanfodol wrth bennu'r cyfernod trosglwyddo gwres cyffredinol (gwerth U{-), sy'n rheoli maint a pherfformiad y cyfnewidydd yn uniongyrchol.
Mewn cyfnewidwyr gwres PTFE, mae'r paramedr hwn yn dod yn bwysicach fyth oherwydd bod gan PTFE ddargludedd thermol cymharol isel o'i gymharu â metelau. O ganlyniad, mae'r ymwrthedd thermol cyffredinol yn fwy sensitif i'r ddau gyfernod ffilm hylif. Gwelir yn aml y gall hyd yn oed anghywirdebau cymedrol yn amcangyfrif ochr y plisgyn arwain at ormodedd neu ormodedd o gyfnewidydd.
Er mwyn cyfrifo cyfernod trosglwyddo gwres ochr y gragen yn gywir, rhaid ystyried geometreg ac ymddygiad llif y tu mewn i'r gragen, yn enwedig pan ddefnyddir bafflau segmentol.
Trosolwg o Ddull Kern
Mae'r dull Kern yn ddull empirig a ddefnyddir yn eang ar gyfer dylunio thermol ochr cragen rhagarweiniol. Mae'n rhoi amcangyfrif ymarferol o berfformiad trosglwyddo gwres ar gyfer cyfnewidwyr cragen a- sydd â bafflau segmentol, gyda thoriad baffl o 25% yn nodweddiadol.
Mae dull cyffredin yn cynnwys trin y llif ochr cragen fel croeslif dros gloddiau tiwbiau, tra'n cymhwyso ffactorau cywiro i gyfrif am effeithiau osgoi, gollyngiadau, a bylchau baffl. Mae'r dull yn symleiddio maes llif cymhleth yn gydberthynas peirianneg hylaw.
Yn ymarferol, mae dull Kern yn gofyn am baramedrau mewnbwn allweddol fel:
Diamedr cragen
Cynllun a thraw y tiwb
Bylchau baffl a thorri baffl
Priodweddau hylif ochr cragen (gludedd, dwysedd, dargludedd thermol)
Cyflymder llif ar draws bwndel y tiwb
Mae'r cyfrifiad canlyniadol yn rhoi amcangyfrif o'r cyfernod trosglwyddo gwres ochr cragen, a ddefnyddir wedyn i bennu gwerth U cyffredinol.
Enghraifft Gysyniadol o Gyfrifiad Ochr Cregyn
Mae enghraifft symlach yn helpu i ddangos y dull gweithredu. Ystyriwch gragen PTFE-a-cyfnewidydd gwres tiwb a ddefnyddir i gynhesu dŵr ar ochr y gragen gan ddefnyddio cyddwyso stêm y tu mewn i'r tiwbiau.
Mae anwedd stêm fel arfer yn darparu cyfernod trosglwyddo gwres mewnol uchel, yn aml yn yr ystod o filoedd W/m²·K. Mae'r ffactor cyfyngu felly yn dod yn gragen-lif dŵr ochr.
Gan ddefnyddio dull Kern, gallai dŵr sy’n llifo ar draws bwndel tiwb â chymorth baff roi cyfernod trosglwyddo gwres ochr cragen yn yr ystod o tua 500–1500 W/m²·K, yn dibynnu ar gyflymder, bylchau baffl, a gludedd.
Gwelir yn aml bod cynyddu cyflymder llif yn gwella'r cyfernod, ond hefyd yn cynyddu'r gostyngiad pwysau. Mae'r cyfnewid hwn yn ganolog i optimeiddio cyfnewidwyr.
Addasiadau ar gyfer Dylunio Cyfnewidydd Gwres PTFE
Pan ddefnyddir tiwbiau PTFE, rhaid cyflwyno ystyriaethau ychwanegol. Mae dargludedd thermol isel PTFE (~0.25 W/m·K) yn cynyddu ymwrthedd wal, gan wneud y cyfernod trosglwyddo gwres cyffredinol yn fwy sensitif i'r ddau gyfernod ffilm.
Mae addasiad peirianyddol cyffredin yn golygu cymhwyso ffactorau cywiro neu ymylon diogelwch ceidwadol i gyfrif am:
Llai o effeithlonrwydd dargludiad wal
Strwythurau cynnal tiwb anfetelaidd
Nodweddion baeddu posibl mewn gwasanaeth cemegol
Yn ymarferol, mae'r dull Kern safonol yn darparu llinell sylfaen resymol, ond mae cywirdeb dylunio terfynol yn aml yn gofyn am fireinio gan ddefnyddio data penodol y gwneuthurwr neu gromliniau perfformiad arbrofol ar gyfer cyfnewidwyr seiliedig ar PTFE.
Mae cyfrifiadau manwl hefyd yn dibynnu ar gywirdeb priodweddau hylif tybiedig, yn enwedig gludedd, sy'n dylanwadu'n gryf ar ddatblygiad cynnwrf ochr cragen Reynolds.
Amrediadau Cyfernod Trosglwyddo Gwres Ochr nodweddiadol Shell
| Math o Wasanaeth | Cyfernod Ochr Nodweddiadol-Shell (W/m²·K) | Nodweddion Llif |
|---|---|---|
| Hylif - Hylif | 300 – 1500 | Cythrwfl cymedrol |
| Nwy - Hylif | 50-300 | Dwysedd isel, trosglwyddo gwres is |
| Gwasanaeth Cyddwyso | 1000 – 6000 | Cyfraddau trosglwyddo gwres uchel |
Mae'r gwerthoedd hyn yn ddangosol ac yn dibynnu'n gryf ar gyflymder, cyfluniad baffl, a phriodweddau hylif.
Casgliad
Mae dull Kern yn darparu dull ymarferol a dderbynnir yn eang ar gyfer amcangyfrif perfformiad trosglwyddo gwres ochr cragen wrth ddylunio cyfnewidydd rhagarweiniol. Fodd bynnag, ar gyfer cyfnewidwyr gwres PTFE, rhaid ystyried ymwrthedd thermol ychwanegol ac ymddygiad penodol deunydd i sicrhau cywirdeb.
Er bod y gallu i gyfrifo cyfernod trosglwyddo gwres ochr cregyn gan ddefnyddio cydberthynas safonol yn werthfawr ar gyfer camau dylunio cynnar, mae maint thermol terfynol yn aml yn elwa o ddata gwneuthurwr a modelu mireinio. Mae dyluniad thermol cywir yn sicrhau bod y cyfnewidydd yn bodloni gofynion y broses heb arwynebedd gormodol, cost neu ansicrwydd perfformiad.
