Як вибрати оптимальну відстань між перегородками для оболонки з PTFE-і-трубного теплообмінника, що транспортує суспензії?

Мінеральний шлам, що містить дрібний абразивний пісок, може швидко заповнити крихітні щілини між щільно розташованими перегородками в кожухотрубному теплообміннику, перекриваючи шляхи потоку та очищаючи поверхні труб. Під час роботи з шламом теплообмінник має витримувати безперервний рух зважених твердих частинок, які постійно намагаються осідати, утворювати мости, розмивати або агрегувати всередині оболонки, крім передачі тепла.

Це стає актом гідравлічного балансування, щоб спроектувати систему перегородок для роботи з гною. Обмінник повинен підтримувати рух частинок досить швидко, щоб вони залишалися підвішеними, уникаючи надмірної турбулентності, засмічення та абразивного зносу.

Створення відкритих каналів потоку з низьким-обмеженням, які забезпечують стабільний транспорт твердих частинок без шкоди для теплових характеристик, є головною метою конструкції шламу теплообмінника з ПТФЕ з належним відстанем між перегородками.

Чому відстань між перегородками має значення в обслуговуванні гною
Перегородка направляє рідину зі сторони кожуха-через пучок труб в кожухотрубному--обміннику для покращення теплопередачі та забезпечення механічної підтримки для труб.

У роботі з чистою рідиною часто бажані близько розташовані перегородки, оскільки вони підвищують турбулентність і ефективність теплопередачі. Суспензії мають досить різну поведінку.

Тверді частинки не слідують належним чином за потоками рідини. Натомість вони:

Дрейф у бік-регіонів з низькою швидкістю

Накопичуються в мертвих зонах

Ерозія високо{0}}швидкісних поверхонь

Міст через вузькі тунелі

Осідайте, коли турбулентність слабшає

Суспензія змушена постійно змінювати напрямок через вузькі вікна потоку, коли перегородки розташовані занадто близько одна до одної. Абразивні частинки стикаються з краями перегородок, рециркулюють у застійних кишенях і поступово утворюють відкладення, які ще більше обмежують потік.

Результатом може бути:

Збільшення перепаду тиску

Неправильне розподіл потоку

Ерозія трубки

Міцна упаковка

Поступове закупорювання

Знижена ефективність теплопередачі

Гідравлічна чистота часто має перевагу над збільшенням турбулентності в шламових системах.

Чому прийнято віддавати перевагу більшій відстані між перегородками
Широка перегородка створює більші та прямі канали потоку через корпус теплообмінника.

Конструкція дозволяє частинкам протікати через пучок з меншою кількістю змін напрямку та меншими обмеженнями, на відміну від того, щоб суспензія постійно ковзала через звужені секції поперечного потоку.

Зі збільшенням відстані випливає кілька експлуатаційних переваг.

Знижений перепад тиску
Загальний гідравлічний опір на стороні оболонки зменшується завдяки меншій кількості перегородок. Це зменшує попит на насоси та зводить до мінімуму ймовірність ізольованих високошвидкісних-зон ерозії.

Покращено проходження твердих речовин
Більші коридори потоку дозволяють грубим частинкам і агломератам рухатися через теплообмінник вільніше.

Це стає особливо важливим у:

Мінеральні шлами

Рідини, що кристалізуються

Системи поводження з відходами

Суспензії абразивних оксидів

Технологічні потоки, що містять метал

Низький абразивний знос
Зменшені зміни напрямку зменшують зіткнення частинок з поверхнями труб і краями перегородок.

Замість того, щоб агресивно зіштовхуватися з численними перешкодами, конструкція заохочує рідину рухатися крізь неї швидко й безшумно.

Компроміс-: зменшена бічна швидкість-шкаралупи
Незважаючи на те, що збільшена відстань між перегородками покращує проходження твердих частинок, це також зменшує-турбулентність і швидкість оболонки.

У результаті осідання частинок стає конкуруючим ризиком.

Якщо швидкість суспензії падає занадто низько, частки починають відокремлюватися від рідини-носія та накопичуватися всередині оболонки теплообмінника. Осадження часто розвивається в місцях із низьким -потоком уздовж стінки оболонки або під рядами труб.

Для підтримки суспензії частинок у більшості мінеральних суспензій зазвичай потрібна мінімальна швидкість рідини 1,5–2 м/с.

Нижче цього діапазону ризик осідання різко зростає залежно від розміру та щільності частинок.

Отже, конструкція теплообмінника повинна підтримувати адекватну швидкість -боку оболонки, щоб підтримувати постійний рух твердих частинок.

Підтримка підвіски зі збільшеною швидкістю потоку
Популярний метод передбачає збільшення циркуляції-з боку оболонки.

Коли більша відстань між перегородками впливає на локальну швидкість, загальну швидкість потоку суспензії можна збільшити для компенсації. У багатьох промислових системах спеціальний рециркуляційний насос передбачений, зокрема, для підтримки швидкості суспензії через теплообмінник.

Ця стратегія має ряд переваг:

Покращений транспорт твердих речовин

Зменшені мертві зони

Більш надійні теплові характеристики

Зменшена ймовірність накопичення осаду

Цей метод успішно відокремлює потребу в суспензії твердих речовин від теплового навантаження.

Обмінник підтримує рух частинок завдяки регульованій об’ємній швидкості потоку замість того, щоб залежати лише від вузьких перегородок для створення турбулентності.

Значення геометрії перегородки
Продуктивність суспензії визначається не лише відстанню між перегородками. Не менш важливим є перегородка, тобто відкрита секція вікна, що забезпечує прохід потоку збоку оболонки.

При експлуатації гною перегородку зазвичай розширюють, щоб забезпечити:

Більші області для проходження частинок

Зменшення ризику закупорки

Нижня локалізована турбулентність

Краща дисперсія твердих речовин

Різкі зміни напрямку зведені до мінімуму, де це можливо.

Великі вільні вікна запобігають накопиченню твердих частинок за краями перегородок або перемичкам між рядами труб.

Статичні кишені, де частинки можуть зупинятися достатньо довго, щоб осісти, запобігає добре-спроектований шламообмінник.

Крок і розташування труб також впливають на заглушку
На рух суспензії суттєво впливає розташування трубок всередині корпусу.

Частинки можуть утворювати мости між сусідніми трубками і, зрештою, утворювати упаковані відкладення, якщо відстань між трубками стає занадто близькою.

На транспортування твердих речовин впливає низка конструктивних рішень:

Параметр дизайну ефекту суспензії
Ширший крок трубки Зменшує перекриття твердих частинок
Розташування трикутної труби Вища турбулентність, але вузькі шляхи потоку
Конструкція квадратної-трубки Більше каналів відкритого потоку
Більший проміжок між оболонками Полегшене проходження частинок
В теплообмінниках-для транспортування шламу часто вибирають конфігурації-квадратного кроку, оскільки вони створюють більш прямі та менш обмежені коридори потоку.

Комбінація кроку труби, розташування та геометрії перегородки в кінцевому підсумку вирішує, чи тверді речовини залишаються рухомими, чи починають збиратися.

Переваги ПТФЕ-трубок для використання шламу
ПТФЕ-трубки мають різноманітні практичні переваги в обмінниках-для транспортування шламу.

Антипригарна, гладка поверхня
Фторполімерна поверхня перешкоджає прилипанню різних твердих речовин і опадів. Стійкі відкладення менш імовірні, коли частинки контактують з трубками.

Стійкість до корозії
Окрім абразивних зерен, багато шламів також містять корозійні сполуки. PTFE водночас витримує різні кислоти, солі та окислювачі.

Знижена тенденція до накипу
Низька поверхнева енергія PTFE допомагає запобігти накопиченню кристалізованих солей і мінерального накипу.

У порівнянні з багатьма металевими матеріалами для труб, ці характеристики підвищують -тривале очищення.

Конструкції плаваючих головок для суворого використання гною
Навіть при ретельному гідравлічному проектуванні повільне накопичення все одно може відбуватися в екстремальних налаштуваннях гною.

Для цих застосувань архітектура теплообмінника з плаваючою головкою може забезпечити оптимальний довгостроковий-план технічного обслуговування.

Під час зупинки конструкція плаваючої головки дає змогу витягувати весь пучок труб із корпусу для таких операцій очищення, як:

Гідроструминна обробка

Чистка з використанням хімікатів

Механічна промивка

Візуальний огляд

Ця доступність стає особливо корисною в системах гірничодобувної промисловості, очищення стічних вод і переробки важких мінеральних речовин, де вміст твердих частинок може змінюватися непередбачувано.

Можливе забруднення часто вважається допустимим, а не таким, яким можна повністю уникнути в умовах суворого режиму використання гною.

Баланс між теплопередачею та надійністю
Удосконалення традиційного теплообмінника часто зосереджується на підвищенні термічної ефективності та турбулентності. Для систем гною потрібне чітке мислення.

Агресивно турбулентна конструкція, яка регулярно засмічується, зазвичай менш корисна, ніж теплообмінник із дещо нижчою піковою тепловіддачею, але стабільною довго-функцією.

Тому в успішній конструкції шламу теплообмінника з ПТФЕ з відстанню між перегородками віддається перевага наступному:

Гідравлічні канали відкриті

Транспорт стабільних твердих речовин

Низький ризик ерозії

знижена схильність до закупорки

Ремонтопридатність під час вимкнення

Експлуатаційна живучість стає такою ж важливою, як і теплова ефективність.

На закінчення
Успішне поводження з шламом у корпусно--і-трубчастому теплообміннику з ПТФЕ починається з чистої, відкритої, прямої-гідравлічної конструкції, яка зменшує зони, де тверді частки можуть зупинятися, осідати або накопичуватися. Незважаючи на те, що -швидкість збоку оболонки повинна підтримуватися достатньою, щоб частинки залишалися у зваженому стані, більший відстань між перегородками покращує проходження твердих частинок, мінімізує абразивний знос і зменшує падіння тиску.

У важких умовах використання гною засмічення та ерозії можна уникнути, ретельно координуючи відстань між перегородками, форму зрізу перегородок, крок труб і циркуляційний потік. Надзвичайна стійкість до корозії та гладка, -непригарна поверхня трубок із ПТФЕ сприяють надійній роботі.

При роботі з важким шламом надійність теплообмінника часто залежить не від викликання турбулентності, а більше від дозволу твердим речовинам вільно мігрувати через систему.

Іноді найкраща перешкода - це лише та, яка дуже далека від наступної.