यू-मूल्य महत्व
समग्र ताप अंतरण गुणांक {{0}U -मान - यह निर्धारित करता है कि एक PTFE हीट एक्सचेंजर प्रति वर्ग मीटर प्रति डिग्री तापमान अंतर पर कितनी ऊष्मा स्थानांतरित करता है। एक गलत यू-मान अनुमान गलत आकार का हीट एक्सचेंजर उत्पन्न करता है। कुंडल या तो गर्मी शुल्क को पूरा करने के लिए बहुत छोटा है या अनावश्यक रूप से बड़ा और महंगा है।
पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स के लिए यू - मूल्य अनुमान एक महत्वपूर्ण पहलू में धातु एक्सचेंजर्स से भिन्न होता है: ट्यूब दीवार प्रतिरोध महत्वपूर्ण है। स्टेनलेस स्टील के लिए, दीवार का प्रतिरोध अक्सर नगण्य होता है। पीटीएफई के लिए, 60 गुना कम तापीय चालकता के साथ, दीवार प्रतिरोध कुल यू - मान का एक प्रमुख घटक है। इसे नज़रअंदाज करने से आकार संबंधी बड़ी त्रुटियां हो जाती हैं।
सटीक यू-मान अनुमान के लिए श्रृंखला में तीन प्रतिरोधों के योग की आवश्यकता होती है: आंतरिक भाप{1}साइड फिल्म, पीटीएफई ट्यूब दीवार, और बाहरी प्रक्रिया{{2}साइड फिल्म। प्रत्येक कुल में योगदान देता है। सबसे बड़ा प्रतिरोध U-मान पर हावी है।
श्रृंखला में तीन प्रतिरोध
समग्र ऊष्मा स्थानांतरण गुणांक व्यक्तिगत प्रतिरोधों के योग का व्युत्क्रम है। प्रत्येक प्रतिरोध एक बाधा का प्रतिनिधित्व करता है जिसे गर्मी को पार करना होगा।
आंतरिक फिल्म प्रतिरोध भाप पक्ष के ताप अंतरण गुणांक पर निर्भर करता है। एक ट्यूब के अंदर भाप को संघनित करने के लिए, यह गुणांक उच्च -आमतौर पर 5,000-10,000 W/m²·K होता है। प्रतिरोध छोटा है, अक्सर कुल के 10% से कम होता है।
ट्यूब दीवार का प्रतिरोध पीटीएफई तापीय चालकता और दीवार की मोटाई पर निर्भर करता है। 0.25 W/m·K की चालकता के साथ 1.0 मिमी दीवार PTFE ट्यूबिंग के लिए, दीवार प्रतिरोध 0.001 / 0.25=0.004 m²·K/W है। यह प्रतिरोध सामग्री चयन और दीवार की मोटाई द्वारा तय किया जाता है। यह आमतौर पर कुल प्रतिरोध का 20-40% प्रतिनिधित्व करता है।
बाहरी फिल्म प्रतिरोध प्रक्रिया {{0}पार्श्व संवहन पर निर्भर करता है। ट्यूबों के पार 0.5-0.8 मीटर/सेकेंड के द्रव वेग के साथ मजबूर संवहन के तहत, जलीय घोल के लिए बाहरी गुणांक 400-800 W/m²·K तक होता है। प्रतिरोध 0.00125-0.0025 m²·K/W है। यह अक्सर सबसे बड़ा एकल प्रतिरोध होता है, जो कुल का 40-60% दर्शाता है।
तालिका 1: पीटीएफई हीट एक्सचेंजर (10 मिमी ओडी, 1 मिमी दीवार, बलपूर्वक संवहन) के लिए यू - मूल्य गणना घटक
| प्रतिरोध घटक | गुणांक (W/m²·K) | प्रतिरोध (m²·K/W) | कुल प्रतिरोध का % |
|---|---|---|---|
| आंतरिक (संघनक भाप) | 8,000 | 0.000125 | 6% |
| पीटीएफई ट्यूब दीवार (1.0 मिमी) | 250 (k/δ) | 0.004 | 43% |
| बाहरी (मजबूर संवहन, 0.6 मीटर/सेकेंड) | 600 | 0.00167 | 38% |
| दूषण भत्ता (स्वच्छ सेवा) | 5,000 | 0.0002 | 13% |
| कुल मिलाकर यू-मान | 167 | 0.006 | 100% |
0.6 मीटर/सेकेंड क्रॉसफ्लो वेग के साथ 60 डिग्री पर जलीय एसिड घोल की गणना। शुरू में साफ पीटीएफई सतह के लिए फाउलिंग भत्ता। जैसे-जैसे गंदगी जमा होती जाती है, वास्तविक फ़ील्ड U- का मान कम हो जाता है।
U-मान पर बलपूर्वक संवहन प्रभाव
जबरन संवहन बाहरी गर्मी हस्तांतरण गुणांक को बढ़ाता है, जिससे बाहरी फिल्म प्रतिरोध कम हो जाता है। इससे समग्र U-मान में सुधार होता है. लेकिन सुधार की सीमाएं हैं क्योंकि पीटीएफई दीवार प्रतिरोध निश्चित और पर्याप्त है।
द्रव वेग को 0.3 मीटर/सेकेंड से 0.6 मीटर/सेकेंड तक दोगुना करने से बाहरी गुणांक लगभग 350 से 600 W/m²·K तक बढ़ जाता है। कुल U{5}}मान 145 से सुधरकर 167 W/m²·K हो गया है, केवल 15% की वृद्धि। जैसे-जैसे स्थिर दीवार प्रतिरोध प्रभावी होता जाता है, वैसे-वैसे वेग बढ़ने से रिटर्न घटता जाता है।
यह व्यवहार धातु हीट एक्सचेंजर्स से भिन्न होता है, जहां बढ़ते वेग से यू - मान में नाटकीय रूप से सुधार हो सकता है क्योंकि दीवार प्रतिरोध नगण्य है। पीटीएफई एक्सचेंजर्स के लिए, दीवार प्रतिरोध प्रवाह की स्थिति की परवाह किए बिना प्राप्त करने योग्य यू - मूल्य पर एक सीमा निर्धारित करता है।
फ़ील्ड मापन बनाम गणना
परिकलित U-मान डिज़ाइन अनुमान प्रदान करते हैं। फ़ील्ड माप वास्तविक प्रदर्शन की पुष्टि करता है। फ़ील्ड U-मान का निर्धारण ऊष्मा शुल्क (प्रवाह दर और दोनों ओर के तापमान परिवर्तन से) को मापकर और ज्ञात सतह क्षेत्र और मापे गए LMTD से विभाजित करके किया जाता है।
गणना किए गए अनुमान से काफी कम फ़ील्ड U का मान गंदगी, घनीभूत बाढ़ या प्रवाह में गड़बड़ी का संकेत देता है। नियमित यू-वैल्यू ट्रेंडिंग उत्पादन को प्रभावित करने से पहले विकासशील समस्याओं की प्रारंभिक चेतावनी प्रदान करता है।
नए PTFE हीट एक्सचेंजर्स के लिए, कमीशनिंग के दौरान एक बेसलाइन U{0}}मान स्थापित किया जाना चाहिए। यह आधार रेखा भविष्य की सभी प्रदर्शन तुलनाओं के लिए संदर्भ बन जाती है।
सारांश
पीटीएफई हीट एक्सचेंजर यू-मूल्य अनुमान आंतरिक फिल्म, ट्यूब दीवार और बाहरी फिल्म प्रतिरोधों का योग करता है। सामग्री की चालकता और मोटाई द्वारा तय किया गया PTFE दीवार प्रतिरोध, कुल {{2}आमतौर पर 30{5}}45% के एक महत्वपूर्ण अंश का प्रतिनिधित्व करता है। यह दीवार प्रतिरोध प्रवाह में सुधार की परवाह किए बिना अधिकतम प्राप्य यू-मूल्य को सीमित करता है।
जबरन संवहन बाहरी फिल्म गुणांक में सुधार करता है लेकिन दीवार प्रतिरोध हावी होने पर कम रिटर्न देता है। परिकलित यू-मानों को फ़ील्ड माप द्वारा सत्यापित किया जाना चाहिए और फाउलिंग या अन्य गिरावट का पता लगाने के लिए समय के साथ ट्रेंड किया जाना चाहिए।
विशिष्ट प्रक्रिया स्थितियों में पीटीएफई हीट एक्सचेंजर यू - मूल्य गणना के लिए इंजीनियरिंग विश्लेषण द्रव गुण, प्रवाह वेग, ट्यूब विनिर्देश, भाप की स्थिति और ऑपरेटिंग तापमान डेटा प्रस्तुत करने पर उपलब्ध है।
