ความเร็วของของเหลวด้านข้างของเปลือกหอยส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนแทนทาลัมได้อย่างไร

เฮ้ ในฐานะซัพพลายเออร์ของเครื่องแลกเปลี่ยนแทนทาลัมฉันได้รับคำถามมากมายเมื่อเร็ว ๆ นี้เกี่ยวกับวิธีการที่ความเร็วของของเหลวด้านข้างของเปลือกหอยส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่น่าทึ่งเหล่านี้อย่างไร ดังนั้นฉันคิดว่าฉันจะใช้เวลาสองสามนาทีในการทำลายมันให้คุณ

ก่อนอื่นเรามาคุยกันหน่อยว่าตัวแลกเปลี่ยนแทนทาลัมคืออะไร Tantalum เป็นโลหะที่ทนต่อการกัดกร่อน - ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับใช้ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ไม่ว่าคุณจะกำลังดูไฟล์Shell Tantalum และ Tube Heat Exchangerหรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในท่อแทนทาลัมตัวแลกเปลี่ยนเหล่านี้ใช้เพื่อถ่ายโอนความร้อนระหว่างสองของเหลวโดยไม่ต้องผสม และพวกเขาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเช่นการแปรรูปทางเคมีซึ่งการกัดกร่อนอาจเป็นอาการปวดหัวจริง

ตอนนี้เรามาเข้าไปในความเร็วของของเหลวด้านข้างของเปลือก ด้านข้างของเปลือกหอยคือพื้นที่ด้านนอกหลอดในเปลือก - และ - - เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของหลอด ความเร็วของของเหลวที่ไหลไปทางด้านนี้มีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยน

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน

หนึ่งในสิ่งที่สำคัญที่สุดที่ได้รับผลกระทบจากความเร็วของของเหลวด้านข้างคือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน กล่าวง่ายๆค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนบอกเราว่าความร้อนสามารถย้ายจากของเหลวหนึ่งไปยังอีก เมื่อความเร็วของของเหลวด้านข้างเพิ่มขึ้นค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนมักจะเพิ่มขึ้นเช่นกัน

ทำไม? ความเร็วที่สูงขึ้นหมายความว่าของเหลวจะเคลื่อนที่ได้เร็วขึ้นเหนือพื้นผิวของหลอด สิ่งนี้สร้างความปั่นป่วนมากขึ้นซึ่งช่วยในการแยกเลเยอร์ขอบเขตที่ซบเซาซึ่งก่อตัวขึ้นรอบ ๆ หลอด เลเยอร์ขอบเขตเป็นเหมือนผ้าห่มที่ต่อต้านการถ่ายเทความร้อน ด้วยการทำลายมันสามารถถ่ายโอนความร้อนได้มากขึ้นจากผนังหลอดไปยังของเหลวและในทางกลับกัน

ตัวอย่างเช่นหากคุณมีของเหลวที่เคลื่อนที่ช้าบนเปลือกหอยการถ่ายเทความร้อนอาจถูก จำกัด เนื่องจากของเหลวที่อยู่ใกล้ผนังหลอดจะไม่ถูกแทนที่อย่างรวดเร็ว แต่ถ้าคุณเพิ่มความเร็วของเหลวที่อยู่ใกล้ผนังจะถูกผลักออกไปและแทนที่ด้วยของเหลวสดทำให้สามารถถ่ายเทความร้อนได้ดีขึ้น

แรงดันตก

แต่มันไม่ใช่ข่าวดีทั้งหมดเมื่อคุณเพิ่มความเร็วของของเหลวด้านข้างของเปลือกหอย หนึ่งในข้อเสียที่สำคัญคือการลดลงของแรงดันลดลง การลดลงของแรงดันคือการสูญเสียความดันเมื่อของเหลวไหลผ่านเครื่องแลกเปลี่ยน เมื่อความเร็วสูงขึ้นของเหลวจะต้องเอาชนะความต้านทานมากขึ้นเมื่อมันเคลื่อนผ่านด้านเปลือก

คิดว่ามันเหมือนพยายามวิ่งผ่านโถงทางเดินแคบ ๆ ถ้าคุณเดินช้ามันก็ไม่ยากเกินไป แต่ถ้าคุณเริ่มวิ่งด้วยความเร็วเต็มที่คุณจะรู้สึกถึงความต้านทานจากผนังของโถงทางเดินมากขึ้น สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับของเหลวในด้านเปลือกของเครื่องแลกเปลี่ยน

การลดลงของแรงดันสูงอาจเป็นปัญหาได้เนื่องจากต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการปั๊มของเหลวผ่านเครื่องแลกเปลี่ยน ซึ่งหมายถึงต้นทุนการดำเนินงานที่สูงขึ้น ดังนั้นคุณต้องหาความสมดุลระหว่างการรับสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่ดีและทำให้แรงดันตกอยู่ในช่วงที่ยอมรับได้

การเปรอะเปื้อน

ปัจจัยอีกประการหนึ่งที่ได้รับผลกระทบจากความเร็วของของเหลวด้านข้างคือการเปรอะเปื้อน Fouling เป็นวัสดุที่สร้างขึ้นบนพื้นผิวของเครื่องแลกเปลี่ยน ซึ่งอาจรวมถึงสิ่งต่าง ๆ เช่นขนาดผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนและการเติบโตทางชีวภาพ

ความเร็วที่สูงขึ้นสามารถช่วยลดการเปรอะเปื้อน เมื่อของเหลวเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วมีแนวโน้มที่จะนำอนุภาคหรือเศษซากใด ๆ ที่อาจติดกับพื้นผิวหลอด ในทางกลับกันของเหลวความเร็วต่ำอาจอนุญาตให้อนุภาคเหล่านี้ตั้งค่าและสร้างชั้นเปรอะเปื้อน

อย่างไรก็ตามหากความเร็วสูงเกินไปก็อาจทำให้เกิดการพังทลาย การกัดเซาะคือการสึกหรอของวัสดุท่อเนื่องจากผลกระทบของของเหลวและอนุภาคใด ๆ ที่อาจเกิดขึ้น ดังนั้นอีกครั้งคุณต้องหาความเร็วที่เหมาะสมเพื่อป้องกันการเปรอะเปื้อนโดยไม่ทำให้เกิดการกัดเซาะ

การกระจายการไหล

ความเร็วของของเหลวด้านข้างของเปลือกยังส่งผลต่อการกระจายการไหล ในโลกอุดมคติของเหลวจะไหลอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งเปลือกหอย แต่ในความเป็นจริงนี่อาจเป็นเรื่องยากที่จะบรรลุ

หากความเร็วต่ำเกินไปของเหลวอาจไม่แพร่กระจายอย่างสม่ำเสมอและบางพื้นที่ของด้านเปลือกอาจมีการไหลน้อยมาก สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การถ่ายเทความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอและจุดร้อนในตัวแลกเปลี่ยน ในทางกลับกันความเร็วที่สูงขึ้นสามารถช่วยกระจายของเหลวได้อย่างสม่ำเสมอมากขึ้นเพื่อให้มั่นใจว่ามีการใช้เครื่องแลกเปลี่ยนทั้งหมดอย่างมีประสิทธิภาพ

ผลกระทบต่อการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยน

ปัจจัยทั้งหมดเหล่านี้ - ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนการลดลงของแรงดันการเปรอะเปื้อนและการกระจายการไหล - มีผลกระทบอย่างมากต่อการออกแบบของตัวแลกเปลี่ยนแทนทาลัม ในฐานะซัพพลายเออร์เราต้องคำนึงถึงความเร็วของเหลวของเชลล์ด้านที่คาดหวังเมื่อออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะ

ตัวอย่างเช่นหากลูกค้าต้องการอัตราการถ่ายเทความร้อนสูงเราอาจออกแบบตัวแลกเปลี่ยนเพื่อให้ความเร็วของของเหลวด้านข้างที่ค่อนข้างสูง แต่เราจะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงดันลดลงนั้นไม่สูงเกินไปและตัวแลกเปลี่ยนนั้นทนต่อการกัดเซาะ

ในทางกลับกันหากลูกค้ามีความกังวลมากขึ้นเกี่ยวกับการลดต้นทุนการดำเนินงานและมีความอดทนลดลงสำหรับการลดลงของแรงดันเราอาจออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนสำหรับความเร็วของเหลวด้านล่าง

ตัวอย่างจริง - โลก

ลองดูตัวอย่างของจริงสองสามตัวอย่างเพื่อดูว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร ในโรงงานเคมีพวกเขาใช้กตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแทนทาลัมเพื่อทำให้ของเหลวกระบวนการร้อนเย็นลง ในขั้นต้นความเร็วของของเหลวด้านข้างถูกตั้งค่าต่ำเกินไป การถ่ายเทความร้อนไม่ดีและของเหลวกระบวนการไม่เย็นลงพอ

เมื่อพวกเขาเพิ่มความเร็วของของเหลวด้านข้างของเปลือกการถ่ายเทความร้อนจะดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ของเหลวกระบวนการถูกทำให้เย็นลงตามอุณหภูมิที่ต้องการและประสิทธิภาพโดยรวมของกระบวนการเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตามพวกเขายังสังเกตเห็นการลดลงของแรงดันลดลงซึ่งนำไปสู่ค่าใช้จ่ายในการสูบน้ำที่สูงขึ้น

ในอีกกรณีหนึ่งโรงงานแปรรูปอาหารกำลังประสบกับการเปรอะเปื้อนในเครื่องแลกเปลี่ยนแทนทาลัม ด้วยการเพิ่มความเร็วของของเหลวในเปลือกหอยเล็กน้อยพวกเขาสามารถลดอัตราการเปรอะเปื้อนได้ ของเหลวเคลื่อนที่เร็วพอที่จะนำเศษซากใด ๆ ออกไปและเครื่องแลกเปลี่ยนไม่จำเป็นต้องทำความสะอาดบ่อยๆ

ค้นหาจุดหวาน

ดังนั้นคุณจะหาความเร็วของเหลวด้านข้างที่เหมาะสมสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนแทนทาลัมของคุณได้อย่างไร? มันเป็นเล็กน้อยของการทดลอง - และ - กระบวนการข้อผิดพลาด คุณต้องพิจารณาข้อกำหนดเฉพาะของแอปพลิเคชันของคุณเช่นอัตราการถ่ายเทความร้อนที่ต้องการพลังการสูบน้ำที่มีอยู่และความอดทนต่อการเปรอะเปื้อน

เรามักจะทำงานอย่างใกล้ชิดกับลูกค้าของเราเพื่อวิเคราะห์ความต้องการของพวกเขา เราจะดูสิ่งต่าง ๆ เช่นคุณสมบัติของของเหลว (ความหนืดความหนาแน่น ฯลฯ ) อุณหภูมิและความดันในการทำงานและอัตราการไหลที่คาดหวัง จากข้อมูลนี้เราสามารถแนะนำความเร็วของเหลวด้านข้างที่ดีที่สุด

บทสรุป

โดยสรุปความเร็วของของเหลวด้านข้างของเปลือกหอยมีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนแทนทาลัม มันมีผลต่อค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนการลดลงของแรงดันการเปรอะเปื้อนและการกระจายการไหล ในฐานะซัพพลายเออร์เรามักจะมองหาวิธีที่จะเพิ่มประสิทธิภาพปัจจัยเหล่านี้เพื่อให้ลูกค้าของเราได้รับการแลกเปลี่ยนที่ดีที่สุด

หากคุณอยู่ในตลาดสำหรับShell Tantalum และ Tube Heat Exchanger-เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในท่อแทนทาลัมหรืออื่น ๆตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแทนทาลัมเราชอบที่จะคุยกับคุณ เราสามารถช่วยให้คุณเข้าใจว่าความเร็วของ Shell Side Fluid จะส่งผลกระทบต่อแอปพลิเคชันเฉพาะของคุณและออกแบบตัวแลกเปลี่ยนที่ตรงกับความต้องการของคุณ ติดต่อเราวันนี้เพื่อเริ่มการสนทนาเกี่ยวกับข้อกำหนดของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนของคุณ

การอ้างอิง

• Incropera, FP, & Dewitt, DP (2002) พื้นฐานของความร้อนและการถ่ายโอนมวล ไวลีย์
• Shah, RK, & Sekulic, DP (2003) พื้นฐานของการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ไวลีย์