Voľná-závesná cievka v pohyblivej kvapaline
Voľne{0}}visiaci PTFE výmenník tepla-zavesený na okraji nádrže bez spodnej podpery-ponúka jednoduchú inštaláciu a jednoduché odstránenie kvôli čistení. V nehybnej tekutine cievka pasívne visí a pôsobí iba na vlastnú hmotnosť a vztlakové sily. Mechanický dizajn je jednoduchý.
V miešanej nádrži sa z tej istej cievky stáva dynamický systém. Vzduchové bubliny stúpajú cez zväzok rúrok a vytvárajú oscilačné vztlakové sily. Mechanické miešadlá generujú rotačné prietokové vzory, ktoré otáčajú cievkou pri frekvencii obežného kolesa. Trysky eduktorov vytvárajú vysokorýchlostné prúdy-, ktoré vyvolávajú lokalizované vibrácie trubice.
Mechanické zaťaženie spôsobené miešaním je hlavným určujúcim faktorom životnosti voľne visiaceho PTFE výmenníka tepla. Nosný systém navrhnutý pre statické zaťaženie v dynamických podmienkach predčasne zlyhá. Určenie vzoru miešania pred návrhom umožňuje navrhnúť nosnú konštrukciu pre aktuálne prevádzkové prostredie.
Typy agitácie a ich dynamické účinky
Miešanie vzduchu zavádza stlačený vzduch cez rozprašovacie potrubie pod cievkou. Bubliny stúpajú cez zväzok rúrok a vytvárajú vertikálne oscilačné prúdenie. Rúrky zažívajú náhodné nárazy, keď bubliny prechádzajú. Frekvenčné spektrum je širokopásmové-žiadna jediná dominantná frekvencia-, ale kumulatívne cykly únavy počas mesiacov nepretržitého striekania sú značné. Mechanický efekt je rozložený po celej ploche cievky.
Mechanické miešanie pomocou rotujúceho obežného kolesa vytvára pole smerovaného prúdenia. Cievka je vystavená stálej ťažnej sile v smere prúdenia plus oscilačné sily pri frekvencii prechodu lopatky obežného kolesa-. Ak sa vlastná frekvencia cievky v smere toku zhoduje s frekvenciou-prechádzania lopatky, rezonancia zosilní pohyb. Mechanické miešanie je najnáročnejšia podmienka pre návrh voľnej{5}}závesnej cievky.
Miešanie eduktora pumpuje kvapalinu cez dýzy, čím vytvára vysokorýchlostné prúdy-. Dopad prúdu na cievku je vysoko lokalizovaný. Rúrky v dráhe prúdu podliehajú zvýšenému cyklickému zaťaženiu, zatiaľ čo rúrky mimo zóny prúdu zostávajú relatívne nerušené. Toto lokalizované zaťaženie vytvára rozdielnu akumuláciu únavy cez cievku.
Tabuľka 1: Vplyv typu miešania na voľnú{1}}závesnú PTFE cievku Požiadavky na dizajn
| Typ agitácie | Dynamická charakteristika zaťaženia | Dominantný frekvenčný rozsah | Vplyv dizajnu | Požadovaná špecifikácia |
|---|---|---|---|---|
| Rozprúdenie vzduchu (mierne) | Širokopásmový náhodný buchot | 1-10 Hz | Kumulatívna únava; distribuované | Rýchlosť prúdenia vzduchu; umiestnenie rozprašovača; veľkosť bubliny |
| Rozprúdenie vzduchu (agresívne) | Silná vertikálna oscilácia | 2-20 Hz | riziko kolízie rúr; podporovať opotrebovanie | Rovnaké parametre; klasifikácia intenzity |
| Mechanické miešadlo (axiálny prietok) | Smerovaný tok + lopatkové-prechádzajúce impulzy | Čepeľ-prechádza=RPM × počet lopatiek | rezonančné riziko; stabilné vychýlenie | RPM obežného kolesa; počet čepelí; priemer; polohu vzhľadom na cievku |
| Mechanické miešadlo (radiálny prietok) | Cross{0}}flow s pravidelnými impulzmi | Rovnako ako vyššie | Bočný výkyv; podporujú koncentráciu stresu | Rovnaké parametre; smer prúdenia |
| Tryska eduktora | Lokalizovaný vysokorýchlostný-prúd | Širokopásmové turbulencie | Lokalizovaná únava pri náraze prúdu | prietok dýzy; rýchlosť; smer; vzdialenosť k cievke |
| Kombinovaná agitácia | Viacnásobné prekrývajúce sa zaťaženia | Súčet jednotlivých zdrojov | Komplexné spektrum únavy | Všetky parametre pre všetky zdroje miešania |
Konštrukčné úpravy na základe špecifikácie miešania
Keď je špecifikovaný vzor miešania, konštrukcia podpery cievky môže byť prispôsobená podmienkam zaťaženia.
Pre vzduchové-vzduchové nádrže s miernym prúdením vzduchu postačujú štandardné voľne{1}}závesné konštrukcie s dostatočným rozstupom rúrok, aby sa predišlo nárazom-bublín. Vôľa-k-trubici 1,5-2,0-násobku priemeru rúrky zabraňuje kontaktu počas normálneho pohybu vyvolaného bublinami.
V prípade nádrží s mechanickým miešaním sú potrebné dodatočné opatrenia. Vypočíta sa vlastná frekvencia cievky a porovná sa s frekvenciou-prechádzania lopatky. Ak je možná rezonancia, konštrukcia podpory pridáva stredné vystuženie, aby sa prirodzená frekvencia posunula preč z budiaceho pásma. Na obmedzenie amplitúdy vychýlenia môžu byť potrebné ďalšie bočné podpery alebo spodný vodiaci krúžok.
V prípade nádrží s miešadlom- môžu rúrky v dráhe prúdu vyžadovať hrubšie steny alebo ochranné rukávy. Rozstup podpery v zóne prúdu môže byť zmenšený v porovnaní so zvyškom cievky. Alternatívne doska deflektora prúdenia presmeruje prúd preč od priameho dopadu trubice.
Náklady na nešpecifikovanú agitáciu
Keď počas fázy návrhu nie je oznámený vzor miešania, dodávateľ navrhuje všeobecné "mierne miešanie". Ak je skutočné miešanie agresívnejšie, cievka zažíva únavové poškodenie pri zrýchlených rýchlostiach. Rúrka sa opotrebováva cez steny. Únava bodov podpory a praskliny. Cievka zlyhá roky pred svojou konštrukčnou životnosťou.
Porucha sa často pripisuje nedostatku materiálu alebo výrobnej chybe, keď skutočnou príčinou je dynamické zaťaženie, s ktorým dizajn nikdy nerátal. Určenie vzoru miešania je jednoduchá komunikácia, ktorá zabraňuje celému tomuto reťazcu porúch.
Zhrnutie
Určenie vzoru miešania je nevyhnutné na prispôsobenie dynamickej mechanickej integrity voľne visiaceho PTFE výmenníka tepla. Rozprúdenie vzduchu, mechanické miešanie a prúdenie ejektora vytvárajú zásadne odlišné spektrá zaťaženia, ktoré si vyžadujú rôzne konštrukcie podpory. Špecifikácia miešania umožňuje konštruktérovi vypočítať vlastné frekvencie, vyhnúť sa rezonancii, veľkosti podpier pre skutočné dynamické zaťaženie a zabezpečiť, aby cievka spĺňala svoju konštrukčnú životnosť.
Na požiadanie je k dispozícii formulár špecifikácie údajov o miešaní poskytujúci štruktúrovaný formát na dokumentáciu všetkých zdrojov miešania, ich prevádzkových parametrov a ich priestorového vzťahu k miestu inštalácie výmenníka tepla.
