शेल {{0}साइड रेनॉल्ड्स संख्या पीटीएफई एक्सचेंजर में प्रवाह की शुरुआत को कैसे प्रभावित करती है {{1}प्रेरित ट्यूब कंपन?

हीट एक्सचेंजर में पीटीएफई ट्यूब शेल की तरफ कम प्रवाह दर पर शांत और स्थिर होती हैं। हालाँकि, एक बढ़ता हुआ शेल - पार्श्व वेग एक छिपी हुई हाइड्रोलिक सीमा को पार कर सकता है। द्रव का वेग, अशांति की तीव्रता, ट्यूब का लचीलापन और समर्थन रिक्ति महत्वपूर्ण रूप से संयोजित होते हैं ताकि बहते हुए तरल को अप्रत्याशित रूप से ट्यूब बंडल को गतिशील रूप से उत्तेजित करने की अनुमति मिल सके। परिणाम प्रवाह प्रेरित कंपन होता है, जब ट्यूब जो पहले स्थिर थीं, हिलने, दोलन करने लगती हैं और कुछ मामलों में उनके समर्थन के खिलाफ श्रव्य ध्वनि के साथ खड़खड़ाने लगती हैं।

इसलिए, शेल साइड रेनॉल्ड्स संख्या और ट्यूब कंपन के बीच का लिंक फ्लोरोपॉलीमर हीट एक्सचेंजर्स के डिजाइन में सबसे आवश्यक यांत्रिक हाइड्रोलिक इंटरैक्शन में से एक है और पीटीएफई एक्सचेंजर का प्रदर्शन भी इससे संबंधित है।

शेल साइड फ्लो में रेनॉल्ड्स नंबर क्या है?
रेनॉल्ड्स संख्या एक आयामहीन संख्या है जो द्रव के प्रवाह की प्रकृति का वर्णन करती है। यह इनके प्रभावों का मिश्रण है:

द्रव का वेग

द्रव का घनत्व

तरल पदार्थों की श्यानता

हाइड्रोलिक व्यास विशेषता

शेल -साइड एक्सचेंजर प्रवाह में, रेनॉल्ड्स संख्या का उपयोग यह इंगित करने के लिए किया जाता है कि क्या द्रव प्रवाह आम तौर पर सुचारू, लामिना प्रवाह या ऊर्जावान, अशांत प्रवाह है।

उच्च रेनॉल्ड्स संख्या, अधिक अशांत ऊर्जा
किसी विशेष ट्यूब बंडल ज्यामिति के लिए शेल -साइड रेनॉल्ड्स संख्या में वृद्धि का अर्थ अक्सर यह होता है:

उच्चतर क्रॉसफ़्लो वेग

उच्च तीव्रता की अशांति

बड़े दोलनशील दबाव बल

भंवर बहा देने की अधिक शक्ति

कुछ सीमा स्तर के नीचे, ट्यूब बंडल को किसी भी सार्थक तरीके से विस्थापित करने के लिए उतार-चढ़ाव वाली ताकतें बहुत कम हैं। सिस्टम अभी भी यांत्रिक रूप से नम और स्थिर है।

हालाँकि, महत्वपूर्ण बिंदु पार हो जाने के बाद प्रवाह की ऊर्जा ट्यूबों के कंपन की अंतर्निहित आवृत्तियों के साथ दृढ़ता से जुड़ना शुरू हो सकती है।

पीटीएफई ट्यूब कंपन के प्रति संवेदनशील क्यों हैं?
जबकि पीटीएफई में उच्च रासायनिक प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरक्षा है, यह धातु ट्यूब सामग्री की तुलना में यांत्रिक रूप से काफी कम कठोर है।

PTFE ट्यूबों की तुलना स्टेनलेस स्टील या टाइटेनियम ट्यूबों से की जाती है:

यंग का मापांक कम हो गया

लचीलापन बढ़ा

प्राकृतिक आवृत्तियों को कम किया गया

भार के तहत अधिक विक्षेपण

परिणामस्वरूप, कंपन की शुरुआत के लिए आवश्यक रेनॉल्ड्स संख्या आमतौर पर तुलनीय धातु एक्सचेंजर्स की तुलना में कम शेल{0}}साइड वेग पर प्राप्त की जाती है।

यह फ़्लोरोपॉलीमर एक्सचेंजर्स के डिज़ाइन में कंपन पर विचार को विशेष रूप से महत्वपूर्ण बनाता है।

प्रवाह प्रेरित ट्यूब कंपन तंत्र
ट्यूब बंडल में बहने वाला अशांत शेल {{0}साइड तरल पदार्थ प्रत्येक ट्यूब के चारों ओर बदलते दबाव क्षेत्रों को प्रेरित करता है।

भंवर दोलन और बहा
ट्यूबों के पीछे वैकल्पिक भंवर चक्रीय पार्श्व तनाव प्रदान करते हैं। कम प्रवाह दर पर ये बल कमजोर और काफी हद तक हानिरहित होते हैं।

रेनॉल्ड्स संख्या बढ़ने के साथ:

अशांति का स्तर बढ़ जाता है

दबाव भिन्नता अधिक स्पष्ट होती जा रही है

अधिक सुसंगत दोलन बल। अधिक सुसंगत दोलन बल

ट्यूब की गति में सुधार होने लगता है

यदि उत्तेजना आवृत्ति ट्यूब की प्राकृतिक आवृत्ति के करीब है, तो अनुनाद घटना उत्पन्न हो सकती है।

तब कंपन का आयाम तेजी से बढ़ सकता है, धीरे-धीरे नहीं।

द्रव-लोचदार अस्थिरता: महत्वपूर्ण सीमा
तरल पदार्थ के लिए महत्वपूर्ण वेग {{0}लोचदार अस्थिरता एक्सचेंजर डिज़ाइन में सबसे महत्वपूर्ण डिज़ाइन जांचों में से एक है।

जोखिम क्यों बढ़ रहा है
अस्थिरता की ओर बढ़ना कोई सीधी रेखा नहीं है। क्रांतिक प्रवाह स्थिति के नीचे, अवमंदन प्रक्रियाएं प्रभावी होती हैं और ट्यूब की गति को दबा देती हैं। इसके ऊपर, द्रव स्वयं दोलन के चक्र में ऊर्जा का योगदान उस गति से करना शुरू कर देता है, जिस गति से संरचना उसे नष्ट कर सकती है।

फिर प्रवाह वेग में मामूली वृद्धि भी असंगत रूप से विशाल कंपन आयाम का कारण बन सकती है।

ट्यूब स्वयं अपनी थकान परीक्षण मशीन के रूप में कार्य करती है, जो घिसाव, दरार या समर्थन क्षति होने तक उच्च चक्र गणना पर बार-बार खींचती है।

अत्यधिक कंपन के विशिष्ट प्रभाव
यदि प्रवाह को प्रबंधित नहीं किया गया तो प्रेरित कंपन का परिणाम होगा:

ट्यूब की दीवार में थकान

पहनने का समर्थन करें

अपघर्षक घिसाव

ट्यूब-से-ट्यूब टकराव

रिसाव विफलता

बंडल क्षति - भयावह

पीटीएफई एक्सचेंजर्स में अपेक्षाकृत नरम सामग्री विशेष रूप से समर्थन स्थलों पर लंबे समय तक दोलन संबंधी घिसाव के लिए प्रवण हो सकती है।

रेनॉल्ड्स नंबर द्वारा पीटीएफई एक्सचेंजर के शेल साइड में ट्यूब कंपन का विश्लेषण
एक्सचेंजर डिज़ाइन में, संयुक्त हाइड्रोलिक और मैकेनिकल गणना का उपयोग शेल साइड रेनॉल्ड्स संख्या, ट्यूब कंपन और पीटीएफई एक्सचेंजर स्थिरता के बीच संबंध का मूल्यांकन करने के लिए किया जाता है।

क्रिटिकल थ्रेशोल्ड को प्रभावित करने वाले पैरामीटर
कई पहलू अस्थिरता के उद्भव को प्रभावित करते हैं।

कंपन पर डिज़ाइन चर का प्रभाव
शैल पक्ष का वेग, उत्तेजना बल बढ़ा
ट्यूब स्पैन की लंबाई लंबे स्पैन से कठोरता कम हो जाती है
ट्यूब व्यास प्राकृतिक आवृत्ति परिवर्तन
द्रव घनत्व बेहतर गतिशील लोडिंग
ट्यूब स्पेसिंगकंपन प्रतिरोध प्रबंधन
दीवार की कठोरता (पीटीएफई) विक्षेपण व्यवहार को प्रभावित करती है
इन घटकों की परस्पर क्रिया अंगूठे के अनुमान के एक साधारण नियम की तुलना में अधिक जटिल है और इसके लिए सावधानीपूर्वक इंजीनियरिंग अनुसंधान की आवश्यकता होती है।

ट्यूब सपोर्ट स्पेसिंग का महत्व
पीटीएफई एक्सचेंजर्स में कंपन की समस्याओं को रोकने के लिए सबसे प्रभावी उपकरणों में से एक ट्यूब सपोर्ट स्पेसिंग है।

अवधि जितनी छोटी होगी, प्राकृतिक आवृत्ति उतनी ही अधिक होगी।
यंत्रवत् ट्यूब एक लचीली किरण की तरह व्यवहार करती है। स्पैन के कंपन की अंतर्निहित आवृत्ति इसकी असमर्थित लंबाई से बहुत अधिक प्रभावित होती है।

अधिक समर्थन जोड़ना:

असमर्थित लंबाई घट रही है

ट्यूब की कठोरता को सफलतापूर्वक बढ़ाया गया है

विक्षेपण आयाम कम हो जाता है

प्राकृतिक आवृत्ति बहुत बढ़ जाती है

यह महत्वपूर्ण है कि प्राकृतिक आवृत्ति संबंध स्पैन लंबाई के प्रति संवेदनशील हो। जैसे-जैसे असमर्थित अवधि कम हो जाती है, प्राकृतिक आवृत्ति कमी प्रभाव के वर्ग के बराबर बढ़ जाती है, इसलिए समर्थन रिक्ति एक असाधारण शक्तिशाली प्रति उपाय है।

यह ट्यूब की अनुनाद आवृत्ति को शेल के पार्श्व प्रवाह द्वारा बनाए गए अशांत उत्तेजना के मुख्य क्षेत्र से अधिक तक ले जाता है।

उद्योग अभ्यास और टीईएमए दिशानिर्देश
प्रवाह प्रेरित कंपन विश्लेषण टीईएमए सिद्धांतों के तहत शेल {{0}और {{1}ट्यूब हीट एक्सचेंजर इंजीनियरिंग में एक नियमित गतिविधि है।

TEMA द्वारा डिज़ाइन संबंधी विचार
ट्यूबलर एक्सचेंजर मैन्युफैक्चरर्स एसोसिएशन (टीईएमए) ढांचे के भीतर, निम्नलिखित मूल्यांकन तकनीकें हैं:

अनुप्रस्थ प्रवाह वेग

कंपन संवेदनशीलता 1.

एक ट्यूब की प्राकृतिक आवृत्तियाँ

द्रव लोचदार अस्थिरता की सीमाएं

भंवर बहा पर प्रतिक्रिया

पीटीएफई एक्सचेंजर्स पर वही बुनियादी कंपन अवधारणाएं लागू होती हैं, हालांकि अतिरिक्त सामग्री - विशिष्ट चिंताओं को ध्यान में रखने की आवश्यकता होती है।

उन्हें यह सुनिश्चित करना होगा कि एक्सचेंजर की अनुमानित परिचालन सीमा के लिए परिचालन प्रवाह की स्थिति महत्वपूर्ण अस्थिरता क्षेत्रों से दूर है।

कंपन को कम करने के लिए अतिरिक्त डिज़ाइन दृष्टिकोण
समर्थन रिक्ति के अलावा, कंपन के जोखिम को सीमित करने के लिए अक्सर कई और तरीकों का उपयोग किया जाता है।

शेल साइड वेलोसिटी को कम किया गया
शेल के पार्श्व वेग को कम करने से सीधे अशांत उत्तेजना बल कम हो जाते हैं और रेनॉल्ड्स संख्या कम हो जाती है।

बाफ़ल ज्यामिति का अनुकूलन
बाफ़ल रिक्ति और कट ज्यामिति प्रभावित कर सकती है:

प्रवाह वितरण: विकर्ण

अशांति की तीव्रता

वेग शिखर स्थानीयकृत हैं

उत्तेजना के संकेंद्रित क्षेत्रों से बचने के लिए सावधानीपूर्वक हाइड्रोलिक संतुलन का उपयोग किया जाता है।

ट्यूब की बंडल व्यवस्था
त्रिकोणीय और वर्गाकार पिच व्यवस्था में भंवर पीढ़ी और जागृत अंतःक्रिया भिन्न होती है। इसलिए, कंपन की संवेदनशीलता बंडल आकार की पसंद पर निर्भर है।

बेहतर संरचनात्मक डंपिंग
कुछ एक्सचेंजर डिज़ाइनों में अनुनाद मानदंडों को पूरा करने से पहले दोलन ऊर्जा को नष्ट करने में मदद करने के लिए अतिरिक्त भिगोना तत्व प्रदान किए जाते हैं।

पीटीएफई के एक्सचेंजर्स को सावधानीपूर्वक संतुलन की आवश्यकता होती है
पीटीएफई एक्सचेंजर्स को आम तौर पर प्रतिकूल रासायनिक स्थितियों को प्रबंधित करने की उनकी क्षमता के लिए चुना जाता है जिनके लिए धातु प्रणालियां उपयुक्त नहीं होती हैं।

लेकिन वही लचीलापन जो पीटीएफई ट्यूबों को थर्मल तनाव को अवशोषित करने की अनुमति देता है, उन्हें अशांत प्रवाह बलों के प्रति यांत्रिक रूप से अधिक संवेदनशील बनाता है।

परिणामस्वरूप डिज़ाइन अनुकूलन को संतुलित करने की आवश्यकता है:

संक्षारण प्रतिरोध

ऊष्मा संचरण की क्षमता

दबाव का नुकसान

यांत्रिक स्थिरता

प्रवाह वेग की सीमा

आक्रामक शेल साइड वेग थर्मल प्रदर्शन में सुधार कर सकते हैं लेकिन साथ ही कंपन जोखिम भी बढ़ा सकते हैं।

सारांश
पीटीएफई हीट एक्सचेंजर इंजीनियरिंग का एक मूलभूत हिस्सा प्रवाह उत्पन्न कंपन की शुरुआत की भविष्यवाणी है। अशांत प्रवाह ऊर्जा शेल {{1}साइड रेनॉल्ड्स संख्या की वृद्धि के साथ काफी बढ़ जाती है। और अंत में एक ऐसे स्तर पर पहुंच जाता है जहां उतार-चढ़ाव वाले द्रव बल लचीले पीटीएफई ट्यूब बंडल की अंतर्निहित आवृत्तियों को उत्तेजित कर सकते हैं।

शेल साइड रेनॉल्ड्स संख्या, ट्यूब कंपन और पीटीएफई एक्सचेंजर प्रदर्शन के बीच परस्पर क्रिया ट्यूब कठोरता, समर्थन अवधि, क्रॉस - प्रवाह वेग और द्रव गतिशीलता द्वारा निर्धारित की जाती है। टीईएमए मानकों के अनुसार तरल पदार्थ की लोचदार अस्थिरता वेग की जांच सहित सावधानीपूर्वक डिजाइन गणना, यह सुनिश्चित करने में सहायता करती है कि एक्सचेंजर असुरक्षित कंपन सीमा से नीचे चलता है।

कसकर दूरी वाले ट्यूब सपोर्ट अभी भी सभी उपलब्ध लोगों के बीच सबसे प्रभावी प्रति-उपायों में से एक हैं, क्योंकि वे ट्यूब की प्राकृतिक आवृत्ति को काफी हद तक बढ़ाते हैं और विक्षेपण आयाम को कम करते हैं। सही हाइड्रोलिक और मैकेनिकल डिज़ाइन के साथ, एक PTFE एक्सचेंजर कई वर्षों तक बहुत शांत और विश्वसनीय हो सकता है।

मौन प्रवाह आम तौर पर सबसे स्पष्ट संकेतक है कि एक ट्यूब बंडल थर्मल प्रोसेसिंग सिस्टम में अपनी डिजाइन सीमाओं के भीतर सुरक्षित रूप से चल रहा है।