ट्यूब लेआउट पैटर्न (त्रिकोणीय बनाम वर्गाकार) पीटीएफई एक्सचेंजर में साइड फ्लो और हीट ट्रांसफर को कैसे प्रभावित करता है?

जब शेल{0}साइड तरल पदार्थ पीटीएफई ट्यूबों के एक बंडल के ऊपर से गुजरता है, तो ट्यूबों का पैटर्न - जिसे "पिच" पैटर्न कहा जाता है - प्रभावित करता है कि प्रवाह टेढ़ा-मेढ़ा अशांत है या कम प्रतिरोध के साथ बहता है। लेआउट चयन एक बुनियादी और लंबे समय तक चलने वाला परिचालन निर्णय है। जो इंजीनियर पीटीएफई हीट एक्सचेंजर विकसित कर रहे हैं या निर्दिष्ट कर रहे हैं, उन्हें दीर्घकालिक रखरखाव के मुकाबले गर्मी हस्तांतरण प्रदर्शन को संतुलित करने के लिए त्रिकोण और वर्ग पिच पैटर्न के बीच व्यापार की सराहना करने की आवश्यकता है।

ट्यूब व्यवस्था की ज्यामिति
ट्यूब लेआउट पैटर्न को शेल पक्ष पर प्रवाह की दिशा के संबंध में ट्यूब केंद्रों की स्थिति के रूप में वर्णित किया गया है। सबसे लोकप्रिय व्यवस्थाएं त्रिकोणीय पिच (घुमाए हुए त्रिकोणीय सहित) और वर्गाकार पिच (घुमाए गए वर्ग सहित) हैं। सभी परिस्थितियों में ट्यूब पिच--आसन्न ट्यूबों के बीच केंद्र-से-केंद्र की दूरी--आमतौर पर ट्यूब के बाहरी व्यास का 1.25 से 1.5 गुना होती है। रिक्ति को उचित यांत्रिक शक्ति देने, ट्यूबों के संपर्क को रोकने और शेल की ओर से बंडल के माध्यम से तरल पदार्थ के प्रवाह की अनुमति देने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

पिच (कंपित) त्रिकोणीय
In a triangle pitch, each tube in the second row is staggered by half a pitch from the first row. This leads to a staggered layout such that the flow routes are not in a straight line throughout the bundle. The shell-side fluid is forced to snake between tubes, continually changing direction.

प्रमुख विशेषताऐं:

शेल क्रॉस -सेक्शन की प्रति इकाई अधिक ट्यूब (उच्च ट्यूब घनत्व)

प्रवाह में अधिक अशांति

बढ़ी हुई शेल -साइड दबाव में गिरावट

गर्मी हस्तांतरण का बहुत अधिक गुणांक

चौकोर (इनलाइन) पिच
ट्यूब एक चौकोर पिच में हैं, जो पंक्तियों और स्तंभों में व्यवस्थित हैं, जो शेल के पार्श्व प्रवाह की दिशा में सीधे गलियारे या लेन बनाती हैं। इन मार्गों से तरल पदार्थ वस्तुतः बिना किसी बाधा के गुजर सकता है।

प्रमुख विशेषताऐं:

कम ट्यूब घनत्व (समान शेल व्यास के लिए कम ट्यूब)

कम प्रवाह के साथ अशांति

निचले शेल की ओर दबाव में गिरावट

कम गर्मी हस्तांतरण गुणांक (समान द्रव्यमान प्रवाह दर के लिए)

सीधी पहुंच के साथ यांत्रिक सफाई के लिए लेन

शैल का प्रभाव-साइड फ्लो और हीट ट्रांसफर
त्रिकोणीय पिच स्टैगर लैमिनर सीमा परतों को नष्ट कर देता है और निरंतर वेक मिक्सिंग को प्रेरित करता है। तरल पदार्थ चिकनी धाराओं में नहीं चलता है बल्कि टकराता है, अलग होता है और ट्यूबों से पुनः जुड़ जाता है। इस तरह की अराजक गति ट्यूब सतहों पर संवहन द्वारा गर्मी संचरण को बढ़ाती है। शेल पक्ष में दिए गए प्रवाह दर के लिए, त्रिकोणीय पिच बंडल का ताप हस्तांतरण गुणांक बराबर वर्ग पिच बंडल की तुलना में 20-30% अधिक हो सकता है।

नकारात्मक दबाव में गिरावट है. गर्मी संचरण को बढ़ाने वाली अशांति पंपिंग ऊर्जा का भी उपयोग करती है। हालाँकि, पीटीएफई एक्सचेंजर्स के कई अनुप्रयोगों में जहां शेल -साइड तरल पदार्थ आमतौर पर पानी, भाप या स्वच्छ शीतलन मीडिया होते हैं, दबाव हानि में मामूली वृद्धि स्वीकार्य है।

रैखिक लेआउट एक वर्गाकार पिच में स्वच्छ प्रवाह लेन बनाए रखता है। शेल की तरफ का तरल पदार्थ भी ट्यूबों के बीच संकीर्ण अंतराल में तेज हो जाता है, लेकिन प्रवाह कम क्रॉस-मिश्रण के साथ अधिक लामिनायर या संक्रमणकालीन होता है। परिणामस्वरूप ऊष्मा संचरण गुणांक कम हो जाता है। समान थर्मल ड्यूटी के लिए, एक वर्गाकार पिच बंडल को बड़े शेल व्यास या लंबी ट्यूब लंबाई की आवश्यकता हो सकती है।

ट्यूब घनत्व तुलना
त्रिकोणीय पिच पर आपके पास वर्गाकार पिच के समान शेल व्यास में लगभग 15% अधिक ट्यूब हो सकते हैं। यह पैकिंग की दक्षता का परिणाम है। पीटीएफई एक्सचेंजर्स के लिए, ट्यूब की दीवारें अक्सर मोटी होती हैं और उनमें कम तापीय चालकता होती है (धातु ट्यूबों की तुलना में), इसलिए पीटीएफई के अंतर्निहित थर्मल प्रतिरोध की भरपाई के लिए ट्यूबों की संख्या को अधिकतम करना अक्सर वांछनीय होता है। त्रिकोणीय लेआउट शेल आकार को बढ़ाए बिना गर्मी हस्तांतरण सतह को बढ़ाता है।

यांत्रिक सफ़ाई तक पहुंच, एक प्रमुख दीर्घकालिक मुद्दा
एक बड़ा दीर्घकालिक विचार सफाई के लिए पहुंच है, एक एक्सचेंजर के शेल पक्ष से दूषित जमा को हटाने की क्षमता यह निर्धारित करेगी कि यूनिट को महीनों या वर्षों के उपयोग के बाद अपने पिछले प्रदर्शन में बहाल किया जा सकता है या नहीं।

त्रिकोणीय पिच में कंपित ज्यामिति पूरे बंडल में सीधी, अबाधित दृष्टि रेखाओं की अनुमति नहीं देती है। यांत्रिक सफाई उपकरण, जैसे घूमने वाले लांस, उच्च दबाव वाले पानी के जेट या तार ब्रश को ट्यूबों के बीच नहीं डाला जा सकता है। त्रिकोणीय पिच बंडल के लिए, सफाई का एकमात्र तरीका रासायनिक सफाई (परिसंचारी एसिड, सॉल्वैंट्स या डिटर्जेंट) है। रासायनिक सफाई कई प्रकार की गंदगी (स्केल, कार्बनिक जमा, हल्का कीचड़) को हटाने में प्रभावी है, लेकिन कठोर लगातार जमा या जो सुरक्षित रसायनों में नहीं घुलेंगे उनका इलाज कम सफलतापूर्वक किया जा सकता है।

एक चौकोर पिच ट्यूब पंक्तियों के बीच सीधे गलियारों के साथ स्पष्ट पहुंच प्रदान करती है। एक यांत्रिक सफाई लांस को शेल की तरफ से चलाया जा सकता है, आमतौर पर अलग करने योग्य चैनल के अंत से, ट्यूबों से जमाव को विस्फोट करने या ब्रश करने के लिए। वर्गाकार पिच डिफ़ॉल्ट विकल्प है जब शेल के किनारे के तरल पदार्थ को भारी रूप से गंदा करने के लिए जाना जाता है, उदाहरण के लिए, अशुद्ध ठंडा पानी, पॉलिमराइजिंग प्रक्रिया धाराएं, या निलंबित कणों वाले तरल पदार्थ जो सतहों पर सेंकते हैं।

हीट में अनुप्रयोग-पीटीएफई में एक्सचेंजर्स
ट्यूब साइड (ट्यूबों के अंदर तरल पदार्थ) पर संक्षारक सेवा के लिए, पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स को आमतौर पर निर्दिष्ट किया जाता है। पीटीएफई ट्यूब मजबूत एसिड, क्षार और कार्बनिक सॉल्वैंट्स द्वारा क्षति का सामना करते हैं। कई पौधों में शैल पक्ष ठंडा पानी, भाप या गर्मी हस्तांतरण तेल जैसे स्वच्छ उपयोगिता तरल पदार्थ का परिवहन करता है। गंदगी कम है क्योंकि खोल के किनारे के तरल पदार्थ आम तौर पर साफ होते हैं। परिणामस्वरूप, पीटीएफई एक्सचेंजर्स में त्रिकोणीय पिच प्रचलित है। सफाई दंड के बिना उच्च गर्मी हस्तांतरण गुणांक और बढ़े हुए ट्यूब घनत्व के साथ सीधे प्रदर्शन में सुधार होता है।

हालाँकि, एक अलग मुद्दा तब मौजूद होता है जब संक्षारक या दूषित द्रव शेल की तरफ होना चाहिए। यह कुछ प्रक्रिया व्यवस्थाओं में होता है - - उदाहरण के लिए, जहां निरीक्षण के लिए शेल पक्ष को खोला जाना चाहिए, या जहां दबाव ड्रॉप को कम करने के लिए ट्यूब पक्ष को स्वच्छ तरल पदार्थ के लिए आरक्षित किया गया है। यदि शेल-साइड द्रव खराब हो जाता है, तो एक चौकोर पिच को दृढ़ता से प्राथमिकता दी जाती है। थर्मल प्रदर्शन में होने वाले नुकसान की भरपाई वार्षिक रखरखाव आउटेज के दौरान पीटीएफई ट्यूबों के बाहरी हिस्से को यांत्रिक रूप से साफ करने की क्षमता से होती है।

संक्षेप में ट्रेडऑफ़
त्रिकोणीय पिच फ़ीचरपिच स्क्वायर
ट्यूब घनत्व अधिक (~15% अधिक ट्यूब) नीचे।
शेल साइड अशांति उच्च (प्रवाह कंपित) निम्न से मध्यम (समानांतर लेन)
ऊष्मा स्थानांतरण का गुणांक उच्चतर निम्न
शेल साइड प्रेशर ड्रॉपउच्चतर निचला
यांत्रिक सफाई पहुंच। कोई नहीं (केवल रासायनिक सफाई) अच्छी (सीधी पहुंच लेन)
पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स का सामान्य उपयोग शेल की तरफ साफ तरल पदार्थ (पानी, भाप, तेल) शेल की गंदगी -साइड फ्लूइड
वास्तव में, पीटीएफई एक्सचेंजर ट्यूब लेआउट पैटर्न त्रिकोणीय वर्ग के लिए त्रिकोण और वर्ग पिच के बीच का चुनाव शायद ही कभी शुद्ध सर्वोच्चता का मामला होता है। यह प्रदर्शन बनाम रख-रखाव का समझौता है। त्रिकोणीय आकार स्वच्छ शेल साइड ड्यूटी के लिए अधिक कॉम्पैक्ट और प्रभावी एक्सचेंजर प्रदान करता है। फाउलिंग सेवा के लिए लांस या ब्रश का उपयोग करके प्रदर्शन को बहाल करने की संभावना प्राप्त करने के लिए वर्गाकार पैटर्न थोड़ा थर्मल प्रदर्शन से समझौता करता है।

पीटीएफई एक्सचेंजर्स के जीवनचक्र लागत पर लेआउट का प्रभाव
तात्कालिक थर्मल और हाइड्रोलिक मुद्दों के अलावा, ट्यूब लेआउट पैटर्न स्वामित्व की कुल लागत को प्रभावित करता है। एक त्रिकोणीय पिच एक्सचेंजर की पहली लागत सस्ती हो सकती है (समान सतह क्षेत्र के लिए छोटा शेल) और कम चलने वाली ऊर्जा (बेहतर गर्मी हस्तांतरण दक्षता) लेकिन यदि शेल साइड खराब हो जाती है और रासायनिक सफाई प्रदर्शन को बहाल नहीं करती है, तो यूनिट को समय से पहले बदलने की आवश्यकता हो सकती है। दूसरी ओर, एक वर्गाकार पिच एक्सचेंजर में बड़ा शेल और उच्च प्रारंभिक लागत हो सकती है, लेकिन इसे यांत्रिक रूप से बार-बार साफ किया जा सकता है, जिससे सेवा जीवन अनंत तक बढ़ जाता है।