انتقال حرارت فاز-در مبدلهای حرارتی PTFE در مقایسه با سیستمهای بویلر همرفتی چگونه است؟
پیام بگذارید
بسیاری از برنامههای صنعتی و{0}}مسکونی پیشرفته از ناکارآمدی گرمایش جزئی اما گرانقیمت رنج میبرند. اتاقهایی که هرگز دقیقاً دمای مناسبی ندارند، سیستمهای کفی که در یک مکان بیش از حد گرم میشوند و در مکان دیگر کند هستند، یا فرآیندهایی که به نظر میرسد گرمایش مایع برای همیشه طول بکشد، همه نشانههایی هستند که مکانیسم انتقال حرارت مورد استفاده ممکن است بهترین نباشد. بسیاری از این مشکلات در واقع به تمایز بین سیستمهای تغییر فاز مبتنی بر هدایت (مانند مبدلهای حرارتی PTFE) و سیستمهای دیگ همرفتی سنتیتر مربوط میشوند.
منحصر به فرد مبدل های حرارتی PTFE تغییر فاز انتقال حرارت است. در اصل یک سیال (معمولاً روغن حرارتی یا محلول مبتنی بر آب به طور خاص ساخته شده است) بین مایع و بخار در مبدل چرخه می کند. بازده واقعی در گرمای نهان جذب شده یا آزاد شده در طول این تغییر فاز است. بخاری های الکتریکی معمولی گرما را مستقیماً از طریق رسانایی از یک عنصر مقاومتی به محیط منتقل می کنند. سیستم های گرمایش از کف الکتریکی به آرامی گرما را در مواد کف پخش می کنند. مبدل های PTFE از چگالی انرژی بالای جابجایی فاز استفاده می کنند. به طور تجربی می توان مشاهده کرد که این امر می تواند زمان مورد نیاز برای رسیدن به یک دمای خاص را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و در عین حال به خروجی شگفت آور یکنواختی دست یابد.
علم مواد در اینجا نقشی حیاتی دارد. مقاومت شیمیایی عالی و انبساط حرارتی متوسط PTFE باعث می شود که مبدل حرارتی قابل اعتماد در چرخه حرارتی مکرر عمل کند. انرژی سطح پایین آن رسوب و رسوب را به حداقل می رساند، که یک گلوگاه مکرر در مبدل های حرارتی فلزی معمولی است. از سوی دیگر، سیستمهای دیگ همرفتی (مانند دیگهای{3}}دیواری) تمایل دارند آب داغ یا بخار را از طریق رادیاتورها به گردش درآورند. این رویکرد به خوبی شناخته شده و به طور کلی قوی است. توزیع حرارت هسته بوسیله همرفت محدود می شود. و آب گرم بالا می رود و آب سردتر پایین می آید و انتقال انرژی یکنواخت کمتر می شود. برای مثال، در گرمایش چند اتاق، رادیاتورهای نزدیک به دیگ ابتدا گرم میشوند و بنابراین اتاقهای دوردست زمان بیشتری برای رسیدن به دمای مورد نظر دارند.
از نقطه نظر عملی، سیستم های تغییر فاز در مبدل های PTFE می توانند بارهای حرارتی بالاتر را بدون گرمای بیش از حد موضعی تحمل کنند. بر خلاف بخاری های الکتریکی مقاومتی که در آن خطر قابل توجهی از نقاط داغ موضعی وجود دارد، نوک های ورودی انرژی توسط گرمای نهان تبخیر جذب می شوند. برای گرمایش از کف الکتریکی، تشکهای مقاومتی نازک که در بتن مدفون شدهاند، گاهی اوقات در صورت بالا بودن چگالی توان، به حد خود میرسند که منجر به آسیب طولانیمدت میشود. در عوض، مبدل های PTFE انرژی را با یک سیال عامل تغییر فاز انتقال می دهند که منحنی دما را به طور ذاتی صاف می کند. در واقع، تعمیر و نگهداری را آسانتر میکند و تعداد شوکهای حرارتی را که ممکن است به تجهیزات آسیب برساند به حداقل میرساند.
مبدلهای حرارتی PTFE تغییر فاز با سنسورهای دما از منظر کنترل نیز تعامل متفاوتی دارند. انتقال حرارت عمدتاً مستقل از سرعت جریان است و تغییر فاز بر اختلاط همرفتی ساده غالب است و به ترموستاتها و کنترلهای PID اجازه میدهد تا با دقت بیشتری پاسخ دهند. اما سیستم های دیگ همرفت به معماری لوله، سرعت آب و اندازه رادیاتور حساس هستند. اگر پمپ بزرگ باشد یا توزیع رادیاتور ناهموار باشد، ممکن است نقاط سرد یا دوچرخه سواری بیش از حد رخ دهد که باعث اتلاف انرژی می شود.
با وجود مزایای آشکار، با این وجود خطراتی برای تماشا وجود دارد. مبدل های حرارتی PTFE باید با یک سیال کاری سازگار استفاده شوند. همچنین، آنها نیاز به نظارت دقیق برای تغییرات فشار در طول ایجاد بخار دارند. طراحی ضعیف ممکن است منجر به تراکم در مناطق نامطلوب یا حتی به نقاط خشک موضعی شود و در نتیجه کارایی را کاهش دهد. این مورد در مورد بخاریهای برقی ساده یا دیگهای{4}دیواری که آب یا هوا را مستقیماً گرم میکنند صادق نیست. با این حال، آنها محدودیت های دیگری مانند واکنش کندتر و توزیع حرارتی نابرابر دارند. سیستم های گرمایش از کف راحت هستند، اما در پاسخ کندتر هستند زیرا گرما باید از لایه های بتن یا چوب عبور کند. این باعث می شود آنها برای فرآیندهای صنعتی که نیاز به پاسخ سریع دارند، کمتر مناسب باشند.
همچنین تجربه عملی نشان می دهد که کیفیت نصب مهم است. حتی پیشرفته ترین مبدل حرارتی PTFE اگر لوله کشی به اندازه کافی عایق نباشد یا حلقه سیال ناکافی باشد، به طور موثر عمل نمی کند. به طور مشابه، سیستمهای دیگهای همرفتی ممکن است کارایی خود را از دست بدهند اگر موقعیت رادیاتورها گردش اتاق را در نظر نگیرد، یا اگر رسوب در طول زمان ایجاد شود. بنابراین، تفکر دقیق در مرحله طراحی و اجرا از بسیاری از مسائل جلوگیری می کند.
در نهایت، انتقال حرارت تغییر فاز در مبدلهای حرارتی PTFE اساساً با سیستمهای دیگ همرفتی متفاوت است. این سیستمها از گرمای نهان و رسانایی از طریق یک پلیمر با عملکرد بالا استفاده میکنند تا گرمایش سریعتر، یکنواختتر و با ظرفیت بالاتر- تولید کنند. بخاریهای برقی معمولی و سیستمهای گرمایش از کف برقی دارای طاقچههای خود هستند، اما عموماً نمیتوانند با مکانیسمهای تغییر فاز-در بارهای قابلتوجه، بازدهی-عاقلانه یا پایداری-را رقابت کنند. نتیجه اصلی این است که روش گرمایش باید با کاربرد خاص تطبیق داده شود: سرعت بالا و گرمایش یکنواخت با سیستمهای تغییر فاز{9} PTFE بهتر به دست میآید، اما کاربردهای سادهتر و کوچکتر همچنان میتوانند از بویلرهای سنتی یا بخاریهای مقاومتی بهره ببرند. در واقع، برای اطمینان از ایمنی، کارایی و قابلیت اطمینان درازمدت، برای هر موقعیت خانگی یا صنعتی، انواع مختلف خانهها، یا مجموعههای فرآیندی{11}}طراحی متخصص لازم است.
