چگونه می توان قطر لوله صحیح را برای مبدل PTFE که با دوغاب فیبری کار می کند انتخاب کرد؟

یک کارخانه کاغذ یا یک صنعت نساجی یک جریان زباله مملو از الیاف بلند، سفت و رشته ای را به بیرون می فرستد. این کار را از طریق یک مبدل حرارتی معمولی PTFE با لوله های باریک 6 میلی متری اجرا کنید و دستور یک پلاگین سریع، کامل و آزار دهنده را خواهید داشت. رشته ها به ورودی لوله می رسند و یک تشک درهم را ایجاد می کنند و انتقال حرارت از بین می رود. اولین و مهمترین مرحله در ساخت مبدل این است که یک لوله به اندازه کافی بزرگ انتخاب کنید تا دسته ای از بدترین{4}}الیاف کیس بتوانند مستقیماً بدون گیر کردن حرکت کنند. انتخاب مبدل PTFE با قطر لوله مناسب برای دوغاب های فیبری اولین و حیاتی ترین مرحله برای یک سیستم سرمایش یا گرمایش قابل اطمینان و قابل نگهداری است.

منطق طراحی: فدا کردن راندمان حرارتی برای تضمین جریان
چرا قطرهای کوچک به طور کلی توصیه می شود؟
مزیت حرارتی اصلی یک لوله PTFE نسبت سطح وسیع به حجم آن است که به بهترین وجه با قطر کوچک به دست می آید. لوله های باریک (مثلاً قطر داخلی 4-6 میلی متر) ناحیه انتقال حرارت بیشتری را در یک حجم پوسته مشخص بسته بندی می کنند، هزینه مواد کمتری دارند و باعث ایجاد جریان آشفته در سرعت های پایین تر می شوند. این بهترین طرح برای سیالات تمیز است. اما برای دوغاب الیافی، اگر لوله ها وصل شوند، این منطق حرارتی اعمال نمی شود. لوله مسدود شده گرما را حمل نمی کند.

قانون طلایی: قطر لوله بیشتر از طول فیبر
The engineer must select a tube with an inner diameter that is much greater than the longest fibres in the slurry. A good safe place to start is a 10mm or 12mm inner diameter (ID) tube. For very long fibres (e.g., >10 میلی متر) قطرهای 15 تا 20 میلی متر ممکن است لازم باشد. این بدیهی است که منجر به یک مبدل بزرگتر برای همان وظیفه گرمایی و سرعت جانبی پوسته کمتری می شود که ممکن است به بافل های اضافی یا سرعت جریان کل بالاتر نیاز داشته باشد. این مبادله واضح است، مبدلی کمی بزرگتر و با کارایی حرارتی کمتر که در واقع در مقابل مبدل کوچک و کارآمد حرارتی که همیشه وصل است کار می کند.

برای حفظ جریان گرما، توده های فیبر باید بتوانند در امتداد یک بزرگراه بزرگ حرکت کنند. یک کانال باریک و پیچ خورده به یک مجرای مسدود و غیرقابل استفاده تبدیل می شود. هنوز باید یک صافی یا صفحه نمایش در بالادست وجود داشته باشد تا بقایای بزرگتر را از بین ببرد، اما لوله باید بتواند الیافی را که وارد می شود عبور دهد.

جنبه های فنی برای عملیات قابل اعتماد
سرعت در سمت لوله
برای جلوگیری از نشستن یا چسبیدن الیاف به دیواره لوله، سرعت سمت لوله نیز باید بالا نگه داشته شود - معمولاً بالای 2 متر بر ثانیه. در سرعت های کم، تجمع مواد فیبری در پایین لوله های افقی ناشی از گرانش است، در نتیجه به تدریج بستری ساخته می شود که مانع از جریان می شود. سرعت های بالاتر (حداکثر 3-4 متر بر ثانیه، محدود به افت فشار) الیاف را در حالت تعلیق نگه می دارد و کمک می کند تا هرگونه ایجاد{5}} گذرا از مبدل خارج شود. این سرعت مورد نیاز بر انتخاب قطر لوله نیز تأثیر می گذارد، زیرا لوله های بزرگتر برای تولید همان سرعت به سرعت جریان بیشتری نیاز دارند و این می تواند قدرت مورد نیاز برای پمپاژ را افزایش دهد.

ترتیب لوله و پوسته{0}جنبه های جانبی
در مورد دوغاب های فیبری در سمت لوله، گرفتگی برای طراحی سمت پوسته کمتر ضروری است، اما دسترسی برای تمیز کردن همچنان مهم است. چیدمان لوله مربعی بر روی زمین مثلثی انتخاب می شود زیرا گذرگاه های مستقیم بدون مانع بین ردیف های لوله را فراهم می کند و امکان تمیز کردن مکانیکی سمت پوسته را در صورت رسوب می دهد. اما قطر لوله همچنان محافظ اصلی در برابر اتصال است. صرف نظر از اینکه چقدر معماری کامل است، اگر سوراخ لوله خیلی کوچک باشد، هیچ مقدار گیج کننده جانبی پوسته یا دسترسی تمیزکننده مانع از انسداد لوله نمی شود.

سایر جنبه های طراحی
هندسه ورودی لوله: شعاع یا شعله ور شدن صاف در ورودی مانع از گیر کردن الیاف بر روی لبه های تیز می شود. لوله ها باید با صفحه لوله همسطح و بدون لب های بیرون زده باشند.

Tube length: A shorter tube (e.g. 1-2 m) is easier to rod out if a blockage occurs. For very long tubes (>3 متر) تمیز کردن مکانیکی عملی نیست.

برگشت پذیری مبدل باید برای معکوس کردن جریان ساخته شود (یعنی بتواند جریان را در هر جهت بگیرد) به طوری که انسدادهای موقتی را بتوان با فلاشینگ معکوس پاک کرد.

دستورالعمل های عملی برای انتخاب
حداکثر طول الیاف حداقل لوله توصیه شده ID استفاده معمولی < 3 میلی متر 6-8 میلی متر خمیر کاغذ ریز، پوشش های نساجی
ضایعات بیولوژیکی 10 میلی‌متر 3 تا 6 میلی‌متر، آب سفید معمولی از صنایع کاغذسازی
12-15 میلی متر 6-10 میلی متر خمیر درشت، ضایعات خرد شده، دوغاب های غذایی گاه به گاه > 10 میلی متر 15-20 میلی متر یا محتوای پارچه سفارشی، الیاف مصنوعی بلند
اعداد برای یک دوغاب رقیق هستند (< 5% fibres by weight). Larger diameters and lower velocities are necessary at greater concentrations to avoid bridging.

معامله اجتناب ناپذیر-: اندازه در مقابل گرفتگی
قطر لوله مستقیماً بر اندازه و هزینه مبدل تأثیر می گذارد. مساحت سطح در واحد طول متناسب با قطر است، بنابراین برای بدست آوردن همان سطح برای یک وظیفه حرارتی معین، یک لوله ID 10 میلی متری به حدود 44٪ لوله بیشتر (یا لوله های بلندتر) نسبت به لوله ID 12 میلی متری نیاز دارد. این امر مستلزم افزایش قطر پوسته و در نتیجه افزایش هزینه های مواد و تولید است. با این حال، هزینه از کار افتادگی منظم برای تمیز کردن مبدل های متصل تقریباً همیشه بیشتر از سرمایه اولیه برای یک نوع بزرگتر و غیرقابل برق است. اندازه سوراخ معمولاً مهم‌ترین جنبه طراحی در نبردهای جامد-تا-جامد است.

نتیجه: برنده شدن در جنگ علیه پلاگین
The simple bold decision of a large-bore tube wins the war against plugging in a PTFE exchanger handling a fibrous slurry. Tube inlet bridging avoided with inner diameter of 10 mm or more, sufficient tube-side velocity (>2 متر بر ثانیه) و کرنش بالادست. این جایگزین یک راه حل قابل اعتماد، قابل نگهداری و انتقال حرارت طولانی مدت است، اما مقداری راندمان انتقال حرارت را کاهش می دهد و اندازه مبدل را افزایش می دهد. در مورد جامدات، اندازه سوراخ اغلب ضروری ترین عنصر طراحی است.