Gasfier škrupiny a trubice je rozhodujúcim zariadením v rôznych priemyselných procesoch, najmä v splyňovacích systémoch, kde je efektívny prenos tepla nanajvýš dôležitý. Ako dodávateľ splyňovačov škrupín a trubíc som bol svedkom z prvej ruky význam rôznych konštrukčných parametrov na celkovom výkone týchto splyňovačov. Jedným z takýchto parametrov, ktorý má hlboký vplyv na prenos tepla, je priemer trubice. V tomto blogu preskúmame vplyv priemeru trubice na prenos tepla v splyňovači škrupiny a trubice.
Základy prenosu tepla v splyňovačoch škrupiny a trubice
Predtým, ako sa ponoríte do vplyvu priemeru trubice, je nevyhnutné porozumieť základným princípom prenosu tepla v splyňovačoch škrupiny a trubice. Prenos tepla v týchto systémoch sa zvyčajne vyskytuje prostredníctvom troch hlavných mechanizmov: vedenie, konvekcia a žiarenie. Vedenie je prenos tepla cez tuhý materiál, ako sú steny trubice v splyňovači. Konvekcia zahŕňa prenos tepla pohybom tekutín, vo vnútri skúmaviek (trubica - bočná tekutina) a mimo trubíc (škrupinová bočná tekutina). Prenos žiarenia tepla, hoci je vo väčšine aplikácií splyňovača škrupiny a trubice menej významný, môže za určitých podmienok stále prispievať k celkovému prenosu tepla.
Celková rýchlosť prenosu tepla (q) v splyňovači škrupiny a trubice môže byť opísaná podľa nasledujúcej rovnice:
[Q = u \ -krát a \ krát \ delta t_ {lm}]
kde (u) je celkový koeficient prenosu tepla, (a) je oblasť prenosu tepla a (\ delta t_ {lm}) je log - stredný teplotný rozdiel medzi teplými a studenými tekutinami.
Vplyv priemeru trubice na koeficient prenosu tepla
Priemer trubice má významný vplyv na celkový koeficient prenosu tepla ((U)). Celkový koeficient prenosu tepla je zložitá funkcia jednotlivých koeficientov prenosu tepla na trubici - strana ((H_I)) a škrupiny ((H_O)) a tepelného odporu steny trubice ((R_W)).
Trubica - koeficient prenosu bočného tepla
Koeficient prenosu trubice - bočného tepla ((H_I)) je ovplyvnený prietokovým režimom tekutiny vo vnútri skúmaviek. Pre laminárny tok ((RE <2300)) je Nusselt číslo ((NU)) funkciou prandtl čísla ((PR)) a geometrie trubice. Keď sa priemer trubice znižuje, rýchlosť kvapaliny sa zvyšuje pri danom prietoku hmotnosti. Toto zvýšenie rýchlosti môže viesť k prechodu z laminárneho na turbulentný tok ((RE> 4000)). Pri turbulentnom toku je číslo Nusselt vyššie a zvyšuje sa koeficient prenosu tepla ((H_I)).
Rovnica Dittus - Boelter pre turbulentný prietok v hladkej trubici je daná:
[Nu = 0,023Re^{0,8} pr^{n}]
kde (n = 0,4) na zahrievanie a (n = 0,3) na chladenie. Pretože priemer trubice ((d)) je nepriamo úmerný Reynoldsovým číslom ((RE = \ frac {\ rho vd} {\ mu})), menší priemer trubice vedie k vyššiemu číslu Reynoldsovho čísla vyššie a následne vyššie koeficienty prenosu tepla.
Škrupina - koeficient prenosu bočného tepla
Na strane škrupiny hrá priemer trubice tiež úlohu pri určovaní vzoru prietoku a koeficientu prenosu tepla. Menší priemer trubice umožňuje zabalenie väčšieho počtu skúmaviek v danom priemere škrupiny. To zvyšuje počet riadkov trubíc, ktoré musí plynúť okolo škrupiny - bočná kvapalina, zvyšuje turbulenciu a zvyšuje koeficient prenosu tepla (H_O)). Ak je však priemer trubice príliš malý, prietokové kanály medzi trubicami môžu byť príliš úzke, čo vedie k zvýšeniu poklesu tlaku a potenciálne znížení celkovej účinnosti splyňovača.
Vplyv priemeru trubice na plochu prenosu tepla
Plocha prenosu tepla ((A)) v splyňovači škrupiny a trubice priamo súvisí s priemerom trubice ((d)) a dĺžkou trubíc ((L)) a počtom skúmaviek (n)). Oblasť prenosu tepla sa dá vypočítať ako:
[A = \ pi dln]
Pre daný priemer škrupiny a dĺžka trubice umožňuje menší priemer trubice na inštaláciu väčšieho počtu skúmaviek, čo následne zvyšuje celkovú plochu prenosu tepla. Toto zvýšenie oblasti prenosu tepla môže viesť k zvýšeniu celkovej rýchlosti prenosu tepla za predpokladu, že celkový koeficient prenosu tepla a priemerný rozdiel v log - priemerný teplotný rozdiel zostávajú konštantné.
Je však dôležité poznamenať, že prílišné zníženie priemeru trubice môže viesť k praktickým obmedzeniam. Napríklad menšie trubice sú náchylnejšie na znečistenie, ktoré môžu v priebehu času znížiť účinnosť prenosu tepla. Výroba a údržba menších trubíc s menším priemerom môže byť navyše náročnejšia a nákladnejšia.
Vplyv priemeru trubice na pokles tlaku
Ďalším dôležitým faktorom, ktorý je potrebné zvážiť pri hodnotení vplyvu priemeru trubice na prenos tepla, je pokles tlaku. Na strane trubice vedie menší priemer trubice k vyššej rýchlosti tekutiny pre daný hmotnostný prietok. Podľa Darcy - Weisbachovej rovnice pre pokles tlaku v potrubí:
[\ Delta p_f = f \ frac {l} {d} \ frac {\ rho v^{2}} {2}]
kde (\ delta p_f) je pokles tlaku trecieho tlaku, (f) je trenie, (l) je dĺžka trubice, (d) je priemer trubice (\ rho), je hustota tekutiny a (v) je rýchlosť tekutiny. Keď sa priemer trubice znižuje, zvyšuje sa pokles tlaku, čo vyžaduje viac čerpacej energie na udržanie toku.
Na strane škrupiny je pokles tlaku ovplyvnený aj priemerom trubice. Menší priemer trubice môže zvýšiť pokles obalu - bočného tlaku v dôsledku zvýšenej turbulencie a užších prietokových kanálov medzi skúmavkami.
Praktické úvahy a aplikácie
Pri praktickom konštrukcii splyňovača škrupiny a trubice je výber priemeru trubice obchodom medzi účinnosťou prenosu tepla, poklesom tlaku, odporom znečistenia a nákladmi na výrobu a údržbu. V prípade aplikácií, kde sú potrebné vysoké rýchlosti prenosu tepla a tekutina má nízku viskozitu, sa môže uprednostňovať menšie priemery trubice. Napríklad v niektorých chemických procesoch, kde je potrebné reaktanty rýchlo zahriať alebo ochladiť, môže splyňovač škrupiny a trubice s menším rúrkami priemeru poskytnúť efektívnejší roztok prenosu tepla.
Avšak v prípade aplikácií, kde je tekutina viskózna alebo obsahuje tuhé častice, môže byť väčšie priemery trubice vhodnejšie na zníženie poklesu tlaku a minimalizáciu znečistenia. V prípade splyňovania biomasy, kde môže surovina obsahovať popol a ďalšie tuhé častice, môže väčšie priemery trubice pomôcť zabrániť upchávaniu a zabezpečiť hladkú prevádzku splyňovača.
Ako dodávateľ splyňovača škrupiny a trubice ponúkame širokú škálu priemerov trubice, ktoré vyhovujú rôznym potrebám našich zákazníkov. Naši inžinieri úzko spolupracujú s klientmi, aby pochopili svoje konkrétne požiadavky a navrhli splyňovač, ktorý optimalizuje výkon prenosu tepla a zároveň zvažuje všetky praktické faktory.
Ak vás zaujímajú naše okolie vzduchové odparovače, môžete preskúmať našeZAPOJENÉ AIR AIR AIR Kvapalné CO2,150bar (g) Parfarizátor okolitého vzduchového odparovača Čína VýrobcaaVzduch zahrievaný CO2 odparovačvýrobky.
Záver
Priemer trubice má významný vplyv na prenos tepla v splyňovači škrupiny a trubice. Ovplyvňuje koeficient prenosu tepla, oblasť prenosu tepla a pokles tlaku. Starostlivým výberom priemeru trubice je možné optimalizovať výkon prenosu tepla splyňovača pri zvažovaní praktických obmedzení, ako sú znečistenie, pokles tlaku a náklady na výrobu.
Ak ste na trhu pre splyňovač škrupín a trubice alebo máte akékoľvek otázky týkajúce sa návrhu a výkonu týchto splyňovačov, vyzývame vás, aby ste nás kontaktovali kvôli podrobnej diskusii a preskúmal najlepšie riešenia pre vaše konkrétne potreby. Náš tím odborníkov je pripravený pomôcť vám pri prijímaní informovaného rozhodnutia a zabezpečení, aby ste pre vašu žiadosť získali najúčinnejší a najspoľahlivejší splyňovač.
Odkazy
- Incropera, FP a DeWitt, DP (2002). Základy prenosu tepla a hmoty. John Wiley & Sons.
- Kern, DQ (1950). Spracujte prenos tepla. McGraw - Hill.
- Shah, RK, & Sekulic, DP (2003). Základy dizajnu výmenníka tepla. John Wiley & Sons.
