یک جریان زباله از یک کارخانه کاغذ یا یک کارخانه نساجی با الیاف بلند، سخت و رشته ای پر می شود. عبور دادن آن از طریق یک مبدل حرارتی استاندارد PTFE با لوله های باریک و 6 میلی متری دستور العملی برای یک پلاگین سریع، کامل و خسته کننده است. فیبرها از طریق ورودی لوله پل می شوند و یک تشک درهم را تشکیل می دهند و انتقال حرارت خراب می شود. طراحی مبدل باید با یک تصمیم ساده اما حیاتی آغاز شود: لوله باید به اندازه‌ای بزرگ باشد که دسته‌ای از الیاف بدترین حالت بتوانند مستقیماً بدون گیر کردن از آن عبور کنند. انتخاب صحیحمبدل PTFE دوغاب فیبری قطر لولهاولین و مهمترین گام به سوی یک سیستم سرمایش یا گرمایش قابل اطمینان و قابل نگهداری است.

منطق طراحی: کارایی حرارتی تجارت برای تضمین جریان

چرا قطرهای کوچک معمولا ترجیح داده می شوند؟

مزیت حرارتی اولیه لوله PTFE نسبت مساحت سطح به حجم زیاد آن است که به بهترین وجه با قطر کم به دست می آید. لوله‌های باریک (مثلاً قطر داخلی 4-6 میلی‌متر) ناحیه انتقال حرارت بیشتری را در یک حجم پوسته معین بسته‌بندی می‌کنند، هزینه مواد را کاهش می‌دهند و جریان آشفته را در سرعت‌های پایین‌تر افزایش می‌دهند. برای سیالات تمیز، این طرح بهینه است. با این حال، برای یک دوغاب فیبری، اگر لوله ها مسدود شوند، این استدلال حرارتی بی ربط می شود. لوله وصل شده گرما را منتقل نمی کند.

قانون اساسی: قطر لوله باید از طول فیبر بیشتر باشد

The engineer must choose a tube with a minimum inner diameter that is significantly larger than the maximum length of the fibres present in the slurry. A common safe starting point is a 10 mm or 12 mm inner diameter (ID) tube. For extremely long fibres (e.g., >10 میلی متر)، قطر 15 تا 20 میلی متر ممکن است مورد نیاز باشد. این امر ناگزیر به این معنی است که برای همان وظیفه حرارتی، مبدل بزرگتر خواهد بود و سرعت پوسته کمتری خواهد داشت، که ممکن است به حفره های بیشتر یا سرعت جریان کل بالاتری نیاز داشته باشد. مبادله یک انتخاب واضح است: مبدلی تا حدودی بزرگتر و با کارایی حرارتی کمتر که در واقع کار می کند، در مقابل یک مبدل فشرده و کارآمد حرارتی که همیشه به برق متصل است.

یک بزرگراه وسیع و باز برای توده های فیبر تنها راه برای حفظ جریان گرما است. یک مسیر باریک و پیچ در پیچ به سادگی تبدیل به یک لوله مسدود و بی فایده می شود. صافی یا صفحه نمایش در بالادست هنوز برای از بین بردن بزرگترین زباله ها ضروری است، اما خود لوله باید بتواند الیافی را که از آن عبور می کند عبور دهد.

ملاحظات فنی برای عملیات قابل اعتماد

حفظ سرعت سمت لوله

سرعت سمت لوله نیز باید به اندازه کافی بالا نگه داشته شود-معمولاً بیش از 2 متر بر ثانیه{2}} تا از نشستن یا چسبیدن الیاف به دیواره لوله جلوگیری شود. در سرعت‌های پایین‌تر، گرانش باعث می‌شود که جامدات فیبری در انتهای لوله‌های افقی رسوب کنند و به تدریج بستری ایجاد کنند که جریان را محدود می‌کند. سرعت های بالاتر (تا 3-4 متر بر ثانیه، مشروط به محدودیت های افت فشار) الیاف را در حالت تعلیق نگه می دارد و به شستشوی هرگونه تجمع موقت از طریق مبدل کمک می کند. این سرعت مورد نیاز بیشتر بر انتخاب قطر لوله تأثیر می‌گذارد: لوله‌های بزرگتر برای دستیابی به سرعت یکسان نیاز به دبی حجمی بالاتری دارند که ممکن است قدرت پمپاژ را افزایش دهد.

طرح‌بندی لوله و ملاحظات جانبی پوسته

برای دوغاب های فیبری در سمت لوله، طراحی سمت پوسته برای اتصال کمتر مهم است، اما دسترسی برای تمیز کردن همچنان مهم است. چیدمان لوله مربعی بر زمین مثلثی ترجیح داده می شود زیرا خطوط مستقیم و بدون مانع را بین ردیف های لوله ایجاد می کند و در صورت بروز رسوب امکان تمیز کردن مکانیکی سمت پوسته را فراهم می کند. با این حال، قطر لوله دفاع اولیه در برابر اتصال است. حتی با یک چیدمان بهینه، اگر سوراخ لوله خیلی کوچک باشد، هیچ مقدار گیج کننده یا دسترسی تمیزکننده روی پوسته نمی تواند از انسداد لوله جلوگیری کند.

ویژگی های طراحی اضافی

هندسه ورودی لوله: ورودی صاف یا گشاد شده خطر گیر کردن الیاف بر روی لبه های تیز را کاهش می دهد. لوله ها باید هم سطح با صفحه لوله قرار داده شوند، بدون لب های بیرون زده.

طول لوله: لوله های کوتاهتر (مثلاً 1-2 متر) در صورت بروز انسداد راحت تر بیرون می روند. لوله های بسیار بلند (بیش از 3 متر) تمیز کردن مکانیکی را غیرعملی می کند.

برگشت پذیری: مبدل باید برای معکوس کردن جریان طراحی شود (یعنی بتواند در هر جهت کار کند) به طوری که انسدادهای موقتی را بتوان با فلاشینگ معکوس از بین برد.

دستورالعمل های انتخاب عملی

این مقادیر یک دوغاب رقیق را فرض می کنند (<5% fibres by weight). For higher concentrations, larger diameters and lower velocities are required to avoid bridging.

معاوضه اجتناب ناپذیر: اندازه در مقابل گرفتگی

انتخاب قطر لوله بزرگتر به طور مستقیم بر اندازه و هزینه مبدل تأثیر می گذارد. برای کار حرارتی یکسان، یک لوله ID 12 میلی متری تقریباً به 44٪ لوله های بیشتر (یا لوله های بلندتر) نسبت به لوله ID 10 میلی متری نیاز دارد تا به همان سطح برسد، زیرا سطح سطح در واحد طول متناسب با قطر است. قطر پوسته باید متناسب با آن افزایش یابد و هزینه های مواد و ساخت را افزایش دهد. با این حال، هزینه توقف مکرر برای تمیز کردن یک مبدل برقی تقریباً همیشه بالاتر از سرمایه اولیه برای طراحی بزرگتر و غیرقابل اتصال است. در نبرد با جامدات، مهمترین پارامتر طراحی اغلب اندازه سوراخ است.

نتیجه: برنده شدن در جنگ علیه پلاگ

کار با دوغاب فیبری در یک مبدل PTFE جنگی در برابر اتصال است که با انتخاب ساده و جسورانه یک لوله با سوراخ بزرگ برنده شد. حداقل قطر داخلی 10 میلی‌متر یا بیشتر، همراه با سرعت کافی در سمت لوله (بالاتر از 2 متر بر ثانیه) و کشش بالادست، تضمین می‌کند که الیاف به جای پل زدن در ورودی‌های لوله، از طریق آن عبور می‌کنند. در حالی که این انتخاب مقداری راندمان انتقال حرارت را قربانی می کند و اندازه مبدل را افزایش می دهد، یک راه حل قابل اعتماد، قابل نگهداری و انتقال حرارت با عمر طولانی را ارائه می دهد. در نبرد با جامدات، مهمترین پارامتر طراحی اغلب اندازه سوراخ است.