डिंपल या नालीदार पीटीएफई ट्यूब अतिरिक्त इंसर्ट के बिना हीट ट्रांसफर में सुधार कैसे करते हैं?

डिम्पल, गलियारा, या सर्पिल एक अलग उपकरण जोड़ने के बजाय सीधे ट्यूब पर ही उत्पन्न किए जा सकते हैं। ये एकीकृत तत्व किसी इंसर्ट के ढीले होने या रुकावट पैदा होने के जोखिम के बिना प्रवाह को बाधित करने और गर्मी संचरण को बढ़ाने में मदद करते हैं।

ट्यूब ज्योमेट्री द्वारा निष्क्रिय संवर्द्धन पर विचार करने की आवश्यकता क्यों है
कई रासायनिक और फार्मास्युटिकल प्रक्रियाओं में, हीट एक्सचेंजर्स की विश्वसनीयता उनके थर्मल प्रदर्शन के समान ही महत्वपूर्ण है। पारंपरिक सुधार विधियों जैसे ट्विस्टेड टेप या वायर कॉइल इंसर्ट में आंतरिक घटक होते हैं जो माइग्रेशन, थकान, या दूषित स्थानों के लिए प्रवण होते हैं। दूसरा तरीका ट्यूब की दीवार को ही बदलना है। डिंपल या नालीदार पीटीएफई टयूबिंग में सतह खुरदरापन या लहरदार होती है जो ट्यूब में स्वाभाविक होती है। कोई अलग टुकड़ा नहीं होने का मतलब है कि यांत्रिक विफलता, सम्मिलित फंसाव या प्रवाह अवरोध की संभावना लगभग कम हो गई है।

यह विधि विशेष रूप से निलंबित ठोस पदार्थों, क्रिस्टलीय घोल या पोलीमराइजेशन के लिए प्रवण मीडिया वाले तरल पदार्थों से निपटने के लिए आकर्षक है। ऐसे कठिन अनुप्रयोगों के लिए, एक डिंपल या नालीदार चिकनी आंतरिक ट्यूब का उपयोग बिना किसी दरार के अशांति पैदा करने के लिए किया जाता है जहां मलबा इकट्ठा हो सकता है।

कैसे डिम्पल और गलियाँ प्रवाह के साथ खिलवाड़ करती हैं
डिंपल या नालीदार पीटीएफई ट्यूब एक ट्यूब होती है जिसमें इसकी लंबाई के साथ-साथ आवधिक इंडेंटेशन या डिंपल या विस्तार और संकुचन या गलियारों की एक श्रृंखला होती है। जैसे ही द्रव इन ज्यामितीय अंतरों पर बहता है, दीवार से सटी सीमा परत क्रमिक रूप से बाधित हो जाती है और पुनः स्थापित हो जाती है। कोर द्रव और दीवार क्षेत्र के बीच रेडियल मिश्रण को प्रेरित करने के लिए प्रत्येक डिंपल या कॉरगेशन रिज के पीछे घूमते भंवर छोड़े जाते हैं। मिश्रण कुशलतापूर्वक थर्मल सीमा परत को पतला करता है और इसलिए संवहनी गर्मी हस्तांतरण गुणांक को बढ़ाता है।

एन्हांसिंग मैकेनिज्म ट्विस्टेड टेप इंसर्ट से बिल्कुल अलग है। मुड़ा हुआ टेप एक स्थिर पेचदार घुमाव प्रदान करता है, लेकिन डिम्पल और गलियारे स्थानीय आवधिक अशांति पैदा करते हैं। परिणामी डिंपल नालीदार पीटीएफई ट्यूब गर्मी हस्तांतरण प्रदर्शन आम तौर पर अधिक मध्यम होता है - एक चिकनी ट्यूब की तुलना में 20-60% सुधार की सीमा पर - लेकिन आनुपातिक रूप से छोटे दबाव ड्रॉप वृद्धि के साथ, आमतौर पर 30-100% के बीच।

व्यवहार में, ज्यामितीय मापदंडों (डिंपल गहराई, नालीदार पिच और ऊंचाई) को गर्मी हस्तांतरण लाभ और घर्षण हानि के बीच व्यापार करने के लिए सेट किया जा सकता है। छोटी पिच के गलियारे या गहरे गड्ढे अधिक शक्तिशाली अशांति उत्पन्न करते हैं, लेकिन अधिक प्रतिरोध भी प्रदान करते हैं। लंबे, उथले पैटर्न अधिक मध्यम बढ़ावा के साथ एक सहज प्रवाह देते हैं।

अलग निवेशन के लाभ
मुड़े हुए टेप या अन्य ढीले आवेषणों की तुलना में डिंपल या नालीदार पीटीएफई ट्यूबों के विभिन्न व्यावहारिक फायदे हैं:

ट्यूब की दीवार में इन्सर्ट ज्यामिति का लगातार गठन। इन्सर्ट माइग्रेशन का कोई जोखिम नहीं: इन्सर्ट के डाउनस्ट्रीम में शिफ्ट होने, ट्यूब के सिरों को घायल करने, या ट्यूब शीट को छूने की कोई संभावना नहीं है।

कोई अतिरिक्त संपर्क प्रतिरोध नहीं: एक अलग इंसर्ट के साथ एक थर्मल संपर्क प्रतिरोध इंसर्ट और ट्यूब दीवार के बीच होता है। कोई अतिरिक्त प्रतिरोध नहीं है क्योंकि अभिन्न डिम्पल या गलियारों के साथ कोई इंटरफ़ेस नहीं है।

आसान जांच और सफाई नालीदार ट्यूब के अंदर अभी भी एक खुला, अबाधित चैनल है। आम तौर पर सफाई करने वाले सुअर या ब्रश का गुजरना ही पर्याप्त होता है। मुड़े हुए टेप से ट्यूब की सफाई के लिए इन्सर्ट को हटाने की आवश्यकता हो सकती है।

यांत्रिक घिसाव का खतरा कम: घूमने वाले आवेषण समय के साथ पीटीएफई ट्यूब की दीवार में कंपन और घर्षण का कारण बन सकते हैं, खासकर उच्च प्रवाह गति पर। इंटीग्रल ज्योमेट्री में ट्यूब और एन्हांसिंग फीचर के बीच कोई सापेक्ष गति नहीं होती है।

It should be pointed out that even for very high heat transfer enhancement objectives (>100%) ट्विस्टेड टेप इंसर्ट डिंपल या नालीदार ट्यूबों से बेहतर है। हालाँकि, इंटीग्रल ट्यूब डिज़ाइन उन अनुप्रयोगों के लिए एक लोकप्रिय विकल्प है जहां हल्का सुधार स्वीकार्य है और विश्वसनीयता अत्यंत महत्वपूर्ण है।

पीटीएफई का प्रसंस्करण
नालीदार और डिंपल ट्यूबों का उपयोग आमतौर पर धातु हीट एक्सचेंजर्स (जैसे स्टेनलेस स्टील, कूपर) में किया जाता है। पीटीएफई में उनके अनुप्रयोग के लिए कुछ अद्वितीय एक्सट्रूज़न या थर्मोफॉर्मिंग प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है। पीटीएफई को थर्मोप्लास्टिक्स की तरह पिघलाकर संसाधित नहीं किया जा सकता है। पीटीएफई आम तौर पर रैम एक्सट्रूडेड या पेस्ट एक्सट्रूडेड होता है। सटीक डिम्पल या गलियारा प्रदान करने के लिए सिंटरिंग के बाद पीटीएफई पर एक रोटरी पंच विधि लागू की जा सकती है, या ट्यूब खींचने के लिए गर्म डाई की एक श्रृंखला का उपयोग किया जा सकता है। सतत नालीदार पीटीएफई ट्यूब व्यावसायिक रूप से विशेषज्ञ उत्पादकों के पास मामूली व्यास (आमतौर पर 6-25 मिमी) के लिए उपलब्ध हैं।

दीवार की मोटाई का नियंत्रण बहुत सख्त होना चाहिए। दीवार बहुत पतली हो सकती है और गलियारों के शीर्ष पर आंतरिक दबाव के कारण ढह सकती है; दीवार बहुत मोटी हो सकती है और एक तंग गलियारा उत्पन्न करने के लिए आवश्यक लचीला अनुपालन कम हो जाता है। नालीदार पीटीएफई हीट एक्सचेंजर ट्यूबों की दीवार की मोटाई आमतौर पर व्यास और दबाव रेटिंग के आधार पर 0.8 से 2.0 मिमी की सीमा में होती है।

प्रवाह व्यवस्था और दबाव हानि के प्रभाव
लामिना प्रवाह (रे <2000) में डिम्पल और गलियारों की उपस्थिति का महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। यहां तक ​​कि कम रेनॉल्ड्स संख्या पर भी वे एक अस्थिर, मिश्रण-प्रधान प्रवाह व्यवस्था में प्रारंभिक संक्रमण को ट्रिगर करते हैं, जो एक चिकनी ट्यूब की तुलना में नुसेल्ट संख्या को 40-80% तक बढ़ा देता है। इसके अलावा, दबाव हानि का दंड भी महत्वपूर्ण है क्योंकि प्रवाह को लगातार तेज और धीमा करने के लिए मजबूर किया जाता है।

अशांत प्रवाह (Re > 4000) में सापेक्ष सुधार कम - अक्सर 20{3}}40% होता है - क्योंकि प्राकृतिक अशांति पहले से ही प्रभावी मिश्रण सुनिश्चित करती है। हालाँकि दबाव में कमी का प्रतिशत कम होता है। एक उचित रूप से निर्मित डिंपल ट्यूब में थर्मल प्रदर्शन कारक (1/3 पावर तक घर्षण वृद्धि के लिए गर्मी हस्तांतरण में सुधार का अनुपात) 1.2 से बेहतर हो सकता है, जो समान पंपिंग पावर के लिए एक चिकनी ट्यूब की तुलना में शुद्ध ऊर्जा बचत को इंगित करता है।

नीचे दी गई तालिका पानी जैसे तरल पदार्थ पर आधारित चिकनी पीटीएफई ट्यूबों के संबंध में डिंपल या नालीदार पीटीएफई ट्यूबों के लिए विशिष्ट प्रदर्शन श्रेणियों को संक्षेप में प्रस्तुत करती है।

पैरामीटर विशिष्ट सुधार रेंज नुसेल्ट संख्या में सुधार (गर्मी हस्तांतरण गुणांक) ++20% से +60%
घर्षण कारक (दबाव में गिरावट) +30% से +100% तक बढ़ जाता है
थर्मल प्रदर्शन कारक (η) 1.1-1.3 निष्कर्ष
डिंपल या नालीदार पीटीएफई ट्यूब बहुत अच्छी निर्भरता के साथ गर्मी संचरण को बेहतर बनाने का एक सरल, निष्क्रिय तरीका प्रदान करते हैं। ट्यूबों को अभिन्न सतह ज्यामिति बनाने के लिए इंजीनियर किया जाता है जो सीमा परत को तोड़ता है और रेडियल मिश्रण को बढ़ावा देता है, जिसके परिणामस्वरूप इन्सर्ट माइग्रेशन, संपर्क प्रतिरोध, या सफाई के मुद्दों की संभावना के बिना मामूली (20 - 60%) गर्मी हस्तांतरण वृद्धि होती है। यह आकार कणों, क्रिस्टलों या दूषित तरल पदार्थों वाले अनुप्रयोगों में विशेष रूप से उपयोगी है जहां अलग-अलग प्रविष्टियां समस्याग्रस्त होंगी। हीट एक्सचेंजर डिजाइन में ट्यूब ज्यामिति एक महत्वपूर्ण पहलू बनी हुई है - और पीटीएफई के साथ, डिंपल या नालीदार आकार प्रदर्शन, सफाई और लंबे समय तक चलने वाले लचीलेपन का एक आकर्षक मिश्रण प्रदान करते हैं।