Kā izvēlēties pareizo caurules sienas biezumu PTFE apmaiņai augsta vakuuma pakalpojumā?

PTFE apvalku un cauruļu kondensatoru izmanto, lai reģenerētu vērtīgu šķīdinātāju dziļā vakuumā, lai samazinātu tā viršanas temperatūru. Korpusa puse praktiski atrodas vakuumā. Plānās un elastīgās PTFE caurules ne tikai nes dzesēšanas ūdeni, bet arī pretojas ārējās atmosfēras saspiežošajam spēkam, kas spiežas uz iekšu. Parasta caurule ar plānām -sienām, kas ir pilnībā piemērota pozitīvam spiedienam, var pēkšņi sabrukt kā dzeramais salmiņš, apturot plūsmu un sabojājot siltuma veiktspēju. Vakuuma kalpošanas caurules sieniņu biezums nav paredzēts spiediena ierobežošanai, bet gan katastrofālas sabrukšanas novēršanai. Pareiza caurules sieniņu biezuma izvēle PTFE siltummaiņa vakuuma pakalpojumam ir atkarīga no izpratnes par izliekuma fiziku, termiskajiem kompromisiem un atbalsta risinājumiem.

Sabrukuma fizika zem ārējā spiediena
Kā vakuums iznīcina cauruli
Kad viena siltummaiņa puse tiek evakuēta (piemēram, līdz 10 mbar abs vai mazāk), ārējais gaisa spiediens (apmēram 1 bar vai 14,7 psi) darbojas vienmērīgi katras caurules ārpusē. Caurules iekšpusē var būt atmosfēras spiediens vai varbūt nedaudz augstāks. Šī ārējā slodze rada stīpas spiedes spriegumu caurules sieniņā. Plānas -sienu elastīga PTFE caurule (ar salīdzinoši zemu elastības moduli aptuveni 0,5 GPa salīdzinājumā ar 200 GPa tēraudam) salocīsies un sabruktu ovālā vai saplacinātā formā ar spiedienu, kas ir daudz zemāks par materiāla tecēšanas spriegumu. Hoover ir neredzama milzu roka, kas saspiež cauruli. Vienīgais, kas neļauj tam saspiest, ir sienas biezums.

Atbalstīt caurules: The Baffle Spacing loma
Caurules neatbalstītajam garumam starp deflektoriem vai cauruļu loksnēm ir liela ietekme uz sabrukšanas pretestību. Caurule, kas atbalstīta ar 200 mm intervālu, daudz labāk izturēs ārējo spiedienu nekā caurule, kas tiek atbalstīta ar 500 mm intervālu. Augsta vakuuma apkalpošanai deflektoru atstatums bieži tiek samazināts līdz 100–150 mm. Ciešāki deflektori rada lielāku apvalka -sānu turbulenci un labāku siltuma pārnesi, lai daļēji kompensētu biezākas sienas siltuma izmaksas. Tomēr, palielinot deflektoru skaitu, palielinās spiediena kritums korpusa pusē un var būt nepieciešams lielāks korpusa diametrs, lai saglabātu plūsmas laukumu.

Turklāt konstrukcijai ir jānodrošina vakuums caurules pusē un pozitīvs spiediens korpusa pusē. Peldošās galvas vai U-caurules konstrukcijā var iztukšot abas puses, un caurules sieniņai jābūt pietiekami izturīgai, lai novērstu sabrukšanu no sāniem zem vakuuma. Šādos apstākļos tiek izvēlēta biezāka siena, un siltummainis parasti ir konstruēts kā “pilns vakuums” abās pusēs.

Praktiski norādījumi atlasei
Soli pa solim process
Definējiet hover līmeni: norādiet absolūto spiedienu zemajā pusē (ti, . 10 mbar, 50 mbar). Sliktākā situācija ir pilns vakuums (0 milibar absolūtais), un tam ir nepieciešams visspēcīgākais dizains.

• Izvēlieties caurules izmērus: izvēlieties ārējo diametru (OD), kas ir kompromiss starp siltuma pārnesi, piesārņojumu un mehānisko izturību. Parastie izmēri ir 6 mm vai 8 mm OD hovera apkalpošanai. Lielāki diametri (10 mm un vairāk) nav iespējami.

Izmantojiet ražotāja sabrukšanas spiediena datus vai FEA, lai novērtētu nepieciešamo sienas biezumu 6 mm OD ir piesardzīgs sākumpunkts, 0,8 mm biezums istabas temperatūrā . 1.0-1.2 mm var būt nepieciešams augstākai temperatūrai vai lielākai OD.

Iestatīt atstatumu starp deflektoriem: Laitums bez atbalsta ne vairāk kā 150 mm. Garām caurulēm (vairāk nekā 2 m) tiek izmantoti papildu starpbalsti vai savi -stieņi ar starplikām.

Novērtējiet termisko veiktspēju: Aprēķiniet U vērtību ar izvēlēto sienas biezumu Ja U-vērtība ir pārāk zema (piem., mazāka par 200 W/m2K), padomājiet par caurules skaita vai garuma palielināšanu vai izmantojiet lielāku siltummaini.

Apstiprināt ar ražotāju: pārbaudītiem PTFE apmaiņas pārdevējiem ir empīriski sabrukšanas dati par to cauruļu izmēriem. Nepieciešama rakstiska garantija, ka iekārta darbosies bez sabrukšanas norādītajos vakuuma un temperatūras apstākļos.

Specifikācijas piemērs PTFE caurules ārējais diametrs 6 mm. Sienas biezums: 1,0 mm + / -0,05 mm Caurules materiāls: neapstrādāts PTFE. Maksimālais neatbalstīts laidums 120 mm Korpusa sānu konstrukcijas spiediens: pilnīgs vakuums (0 mbar abs). Caurules sānu projektētais spiediens: 3 bar g. Maksimālā darba temperatūra: 90'C. Vakuumam siltummaiņa apvalka pusē jābūt 10 mbar absolūtam ar atmosfēras spiediena caurulēm. Caurules nedrīkst būt redzami sabrukušas vai ovālas.

Tehniskā precizitāte: sabrukšanas spiediena aprēķins
Caurules atteice zem ārējā spiediena ir izliekšanās, nevis ražas samazināšanās. Pirmo tuvinājumu sniedz standarta formulas plānām -sienu caurulēm (piemēram, Timošenko formula elastīgai izliekumam), tomēr PTFE ne-lineārā sprieguma-deformācijas uzvedība un šļūde ir jāapstiprina empīriski. Lielākā daļa PTFE siltummaiņu ražotāju paraugu mēģenes hidrostatiskajam ārējam spiedienam. Izmērītais sabrukšanas spiediens 6 mm OD caurulei ar 1,0 mm sieniņu biezumu 20 grādos bieži ir 1,2–1,5 bar, nodrošinot drošības koeficientu 1,2–1,5 lielāku nekā pilnīgs vakuums. Pie 90 grādiem sabrukšanas spiediens var būt pat 0,8–1,0 bāri, tāpēc ir nepieciešama lielāka drošības rezerve. Līdz ar to balsti ir izvietoti ciešāk vai sienas tiek padarītas biezākas paaugstinātas temperatūras vakuuma pakalpojumam.

Secinājums: dzīvošana neredzamajā saspiestībā
Vakuuma PTFE siltummaiņa sienas biezumam ir jābūt cīņai pret atmosfēras saspiešanas spēku. Un biezāka, stingrāka un labi atbalstīta caurule uzvar cīņā. Caurules spēj izturēt pilnu vakuumu bez sabrukšanas, jo minimālais sieniņu biezums ir 0,8{5}}1,0 mm un cieši izvietotas deflektori (neatbalstīts laidums 150 mm). U-vērtību uzlabo biezāka siena, bet alternatīva-sabrukusi, aizsērējusi caurule ir nepieņemama. Klusais, neredzamais gaisa spiediens ārā ir spēcīgākais spēks vakuuma sistēmā, un pareizi izvēlēts caurules sieniņu biezums ir vienīgā aizsardzība pret to.