प्रवाह विन्यास विकल्प
फोर्स्ड सर्कुलेशन लूप में एक PTFE शेल और {{1} ट्यूब हीट एक्सचेंजर को काउंटर {2} फ्लो (विपरीत दिशाओं में प्रक्रिया द्रव और भाप प्रवाह) या समानांतर {{3} फ्लो (दोनों एक ही दिशा में प्रवाह) में व्यवस्थित किया जा सकता है। कॉन्फ़िगरेशन लॉगरिदमिक माध्य तापमान अंतर, एक्सचेंजर के साथ तापमान प्रोफ़ाइल और अधिकतम ट्यूब दीवार तापमान को प्रभावित करता है।
अधिकांश हीटिंग अनुप्रयोगों के लिए, काउंटर -फ्लो को प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि यह समान इनलेट और आउटलेट तापमान के लिए उच्च एलएमटीडी प्रदान करता है। प्रक्रिया द्रव भाप इनलेट तापमान के करीब तापमान पर बाहर निकलता है, जिससे गर्मी पुनर्प्राप्ति अधिकतम हो जाती है। हालाँकि, जब ट्यूब की दीवार के अधिकतम तापमान को सीमित करने की आवश्यकता होती है, तो समानांतर -प्रवाह के फायदे होते हैं। सबसे गर्म प्रक्रिया द्रव एक ही छोर पर सबसे गर्म भाप से संपर्क करता है, इसलिए दीवार का तापमान ट्यूब की लंबाई के साथ अधिक समान होता है।
पीटीएफई एक्सचेंजर्स के लिए, जहां अधिकतम दीवार का तापमान रेंगने वाले जीवन के लिए चिंता का विषय है, काउंटर{0}फ्लो और समानांतर{1}फ्लो के बीच चयन में थर्मल प्रदर्शन और यांत्रिक दीर्घायु के बीच एक व्यापार शामिल होता है।
एलएमटीडी तुलना
काउंटर-प्रवाह के लिए LMTD है: LMTD_cf=(ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1/ΔT2), जहां ΔT1 एक छोर पर तापमान का अंतर है (स्टीम इनलेट - प्रोसेस आउटलेट) और ΔT2 दूसरे छोर पर अंतर है (स्टीम आउटलेट - प्रोसेस इनलेट)।
समानांतर -प्रवाह के लिए: LMTD_pf=(ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1/ΔT2), जहां ΔT1 इनलेट अंत में अंतर है (स्टीम इनलेट - प्रोसेस इनलेट) और ΔT2 आउटलेट एंड (स्टीम आउटलेट - प्रोसेस आउटलेट) में अंतर है।
143 डिग्री पर 3 बार्ग संतृप्त भाप का उपयोग करके 20 डिग्री से 60 डिग्री तक गरम किए गए प्रक्रिया द्रव के लिए, काउंटर - प्रवाह के लिए एलएमटीडी लगभग 101 डिग्री है। समानांतर-प्रवाह के लिए, यह लगभग 96 डिग्री है। 5% अंतर का मतलब है कि एक काउंटर{11}फ्लो एक्सचेंजर को समान ड्यूटी के लिए 5% कम सतह क्षेत्र की आवश्यकता होती है{{13}एक मामूली लेकिन वास्तविक लाभ।
| पैरामीटर | काउंटर-प्रवाह | समानांतर-प्रवाह |
|---|---|---|
| प्रक्रिया इनलेट तापमान | 20 डिग्री | 20 डिग्री |
| प्रक्रिया आउटलेट तापमान | 60 डिग्री | 60 डिग्री |
| भाप का तापमान (स्थिर) | 143 डिग्री | 143 डिग्री |
| एलएमटीडी | 101 डिग्री | 96 डिग्री |
| समान कर्तव्य के लिए सापेक्ष सतह क्षेत्र | 0.95 (छोटा) | 1.00 (बेसलाइन) |
| अधिकतम ट्यूब दीवार तापमान | प्रक्रिया आउटलेट के अंत में 143 डिग्री | प्रक्रिया इनलेट अंत पर 143 डिग्री |
| दीवार तापमान एकरूपता | ट्यूब के अनुसार बदलता रहता है | अधिक एकसमान |
पीटीएफई के लिए दीवार के तापमान पर विचार
एक काउंटर{0}}फ्लो एक्सचेंजर में, ट्यूब की दीवार प्रक्रिया आउटलेट के अंत में सबसे गर्म होती है, जहां 143 डिग्री भाप 60 डिग्री प्रक्रिया तरल पदार्थ से संपर्क करती है। स्थानीय दीवार का तापमान 140 डिग्री तक पहुंच जाता है, जिससे ट्यूब के उस हिस्से में उच्च दर से रेंगना शुरू हो जाता है।
एक समानांतर -फ्लो एक्सचेंजर में, 143 डिग्री भाप इनलेट छोर पर 20 डिग्री आने वाली प्रक्रिया द्रव से संपर्क करती है। बड़े तापमान का अंतर उच्च ताप प्रवाह को प्रेरित करता है, लेकिन दीवार का तापमान वास्तव में काउंटर फ्लो केस की तुलना में कम होता है क्योंकि ठंडी प्रक्रिया का तरल पदार्थ ट्यूब की दीवार को अधिक प्रभावी ढंग से ठंडा करता है। दीवार का तापमान ट्यूब की लंबाई के साथ अधिक समान होता है - भाप और प्रक्रिया द्रव दोनों एक्सचेंजर के माध्यम से यात्रा करते समय एक साथ ठंडे होते हैं।
अपनी तापमान सीमा के करीब काम करने वाली पीटीएफई ट्यूबों के लिए, समानांतर - प्रवाह अधिकतम दीवार तापमान में मामूली कमी प्रदान कर सकता है, जिससे रेंगने का जीवन बढ़ जाता है। अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए लाभ छोटा है - 5-10 डिग्री दीवार तापमान में कमी - लेकिन पीटीएफई तापमान रेंज (150 डिग्री से ऊपर) के ऊपरी छोर पर काम करने वाले एक्सचेंजर्स के लिए, सेवा जीवन के लिए कमी महत्वपूर्ण हो सकती है।
सिफ़ारिश
अधिकांश पीटीएफई हीट एक्सचेंजर अनुप्रयोगों के लिए, काउंटर -फ्लो अनुशंसित कॉन्फ़िगरेशन है। 5% सतह क्षेत्र का लाभ एक्सचेंजर के आकार और लागत को कम करता है। सामान्य ऑपरेटिंग तापमान (150 डिग्री से नीचे) पर दो कॉन्फ़िगरेशन के बीच दीवार के तापमान का अंतर छोटा होता है।
150 डिग्री से ऊपर भाप तापमान वाले अनुप्रयोगों के लिए, जहां रेंगना जीवन एक प्राथमिक डिजाइन बाधा है, समानांतर -प्रवाह पर विचार किया जाना चाहिए। अधिक समान दीवार का तापमान ट्यूब के सबसे गर्म भाग पर चरम रेंगने की दर को कम कर देता है, जिससे समग्र सेवा जीवन बढ़ जाता है। आवश्यक सतह क्षेत्र में मामूली वृद्धि ट्यूब प्रतिस्थापन के बीच लंबे समय से उचित है।
सारांश
काउंटर {{0}फ्लो कॉन्फ़िगरेशन 5% अधिक एलएमटीडी प्रदान करता है और समान हीटिंग ड्यूटी के लिए समानांतर {{2}फ्लो की तुलना में कम सतह क्षेत्र की आवश्यकता होती है। यह अधिकांश पीटीएफई हीट एक्सचेंजर अनुप्रयोगों के लिए पसंदीदा विकल्प है। समानांतर - प्रवाह अधिकतम ट्यूब दीवार तापमान में थोड़ी कमी प्रदान करता है जो 150 डिग्री भाप तापमान से ऊपर काम करने वाले एक्सचेंजर्स के लिए रेंगने वाले जीवन को बढ़ा सकता है। चयन यांत्रिक दीर्घायु के विरुद्ध थर्मल दक्षता को संतुलित करता है।
पीटीएफई हीट एक्सचेंजर प्रवाह कॉन्फ़िगरेशन चयन के लिए इंजीनियरिंग समर्थन प्रक्रिया द्रव तापमान, भाप दबाव और आवश्यक सेवा जीवन प्रस्तुत करने पर उपलब्ध है।
