Popieriaus fabriko ar tekstilės gamyklos atliekų srautas užpildomas ilgais, kietais, siūlais. Praleidus jį per standartinį PTFE šilumokaitį su siaurais, 6 mm vamzdeliais, galima greitai, visiškai ir varginantį kištuką. Pluoštai susijungs per vamzdžio įėjimą, sudarydami susivėlusį kilimėlį, o šilumos perdavimas nutrūks. Šilumokaičio konstrukcija turi prasidėti nuo paprasto, bet kritinio sprendimo: vamzdis turi būti pakankamai didelis, kad blogiausio atvejo pluošto pluoštas galėtų prasiskverbti tiesiai pro jį ir neužkliūti. Pasirinkus tinkamąvamzdžio skersmens pluoštinės srutos PTFE šilumokaičioyra pirmas ir svarbiausias žingsnis patikimos, prižiūrimos vėsinimo ar šildymo sistemos link.
Projektavimo logika: prekyba šiluminiu efektyvumu srauto užtikrinimui
Kodėl paprastai pirmenybė teikiama mažiems skersmenims
Pagrindinis PTFE vamzdžio šiluminis pranašumas yra didelis paviršiaus ploto ir tūrio santykis, kuris geriausiai pasiekiamas naudojant mažą skersmenį. Siauri vamzdžiai (pvz., 4–6 mm vidinio skersmens) sukaupia daugiau šilumos perdavimo ploto tam tikrame korpuso tūryje, sumažina medžiagų sąnaudas ir skatina turbulentinį srautą mažesniu greičiu. Švariems skysčiams tai yra optimalus dizainas. Tačiau pluoštinių suspensijų atveju šis terminis argumentas tampa nereikšmingas, jei vamzdeliai užsikimšę. Užkimštas vamzdis neperduoda šilumos.
Pagrindinė taisyklė: vamzdžio skersmuo turi viršyti pluošto ilgį
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 mm), gali reikėti 15–20 mm skersmens. Tai neišvengiamai reiškia, kad esant tokiai pačiai šilumos galiai, šilumokaitis bus didesnis ir jo korpuso pusės greitis bus mažesnis, todėl gali prireikti daugiau pertvarų arba didesnio bendro srauto greičio. Kompromisas yra aiškus pasirinkimas: šiek tiek didesnis, mažiau efektyvus šilumokaitis, kuris iš tikrųjų veikia, palyginti su kompaktišku, termiškai efektyviu, nuolat užkimštu.
Platus, atviras greitkelis pluošto gumulams yra vienintelis būdas išlaikyti šilumą; siauras, besisukantis takas tiesiog taps užsikimšusiu, nenaudingu vamzdžiu. Prieš srovę vis dar būtinas filtras arba sietas, kad būtų pašalintos didžiausios šiukšlės, tačiau pats vamzdis turi praleisti bet kokius pluoštus, kurie prasiskverbia.
Techniniai patikimo veikimo aspektai
Vamzdžio pusės greičio palaikymas
Vamzdžio pusės greitis taip pat turi būti pakankamai didelis, -paprastai didesnis nei 2 m/s-, kad pluoštai nenusėstų arba nepriliptų prie vamzdžio sienelės. Esant mažesniam greičiui, gravitacija sukelia pluoštinių kietųjų dalelių nusėdimą horizontalių vamzdžių apačioje, palaipsniui sukuriant sluoksnį, kuris riboja srautą. Didesni greičiai (iki 3–4 m/s, atsižvelgiant į slėgio kritimo ribas) išlaiko pluoštus suspensijoje ir padeda per šilumokaitį išplauti visas laikinas sankaupas. Šis greičio reikalavimas dar labiau įtakoja vamzdžio skersmens pasirinkimą: didesniems vamzdžiams reikia didesnio tūrinio srauto, kad būtų pasiektas toks pat greitis, o tai gali padidinti siurbimo galią.
Vamzdžių išdėstymas ir korpuso pusės svarstymai
Pluoštinių suspensijų vamzdžio pusėje korpuso pusės konstrukcija yra mažiau svarbi užkimšimui, tačiau prieiga prie valymo vis tiek yra svarbi. Pirmenybė teikiama kvadratiniam vamzdžio išdėstymui, o ne trikampiam žingsniui, nes tarp vamzdžių eilių yra tiesios, netrukdomos juostos, leidžiančios mechaniniu būdu išvalyti korpuso pusę, jei įvyktų užsiteršimas. Tačiau vamzdžio skersmuo išlieka pagrindine apsauga nuo užsikimšimo. Net ir esant optimaliam išdėstymui, jei vamzdžio anga yra per maža, jokia korpuso pusės pertvara ar valymo prieiga negali užkirsti kelio vamzdžio užsikimšimui.
Papildomos dizaino savybės
Vamzdžio įvado geometrija: Sklandžiai išskleista arba platėjanti įleidimo anga sumažina riziką, kad pluoštai užsikimš ant aštrių kraštų. Vamzdžiai turi būti įkišti lygiai su vamzdelio lakštu, be išsikišusių lūpų.
Vamzdžio ilgis: Trumpesnius vamzdžius (pvz., 1–2 m) lengviau ištraukti, jei užsikimšimas. Dėl labai ilgų vamzdžių (daugiau nei 3 m) mechaninis valymas yra nepraktiškas.
Grįžtamumas: Šilumokaitis turi būti suprojektuotas taip, kad būtų pakeistas srautas (ty jis galėtų veikti bet kuria kryptimi), kad laikinus užsikimšimus būtų galima pašalinti plaunant atgal.
Praktinės atrankos gairės
| Maksimalus pluošto ilgis | Rekomenduojamas mažiausias vamzdžio ID | Tipiškas pritaikymas |
|---|---|---|
| < 3 mm | 6-8 mm | Smulki popieriaus masė, tekstilės apdaila |
| 3-6 mm | 10 mm | Standartinis popieriaus fabriko baltas vanduo, biologinis dumblas |
| 6-10 mm | 12-15 mm | Stambia masė, smulkintos atliekos, kai kurios maisto srutos |
| >10 mm | 15–20 mm arba pagal užsakymą | Skuduro turinys, ilgi sintetiniai pluoštai |
Šios vertės reiškia praskiestą srutą (<5% fibres by weight). For higher concentrations, larger diameters and lower velocities are required to avoid bridging.
Neišvengiamas kompromisas: dydis ir užsikimšimas
Didesnio vamzdžio skersmens pasirinkimas tiesiogiai veikia šilumokaičio dydį ir kainą. Tam pačiam šilumos pajėgumui 12 mm ID vamzdžiui reikia maždaug 44 % daugiau vamzdžių (arba ilgesnių vamzdžių) nei 10 mm ID vamzdžiui, kad būtų pasiektas toks pat paviršiaus plotas, nes ilgio vieneto paviršiaus plotas yra proporcingas skersmeniui. Korpuso skersmuo turi atitinkamai padidėti, todėl padidėja medžiagų ir gamybos sąnaudos. Tačiau dažnų prastovų valant prijungtą šilumokaitį kaina beveik visada yra didesnė nei išankstinė kapitalo priemoka už didesnį, atjungiamą konstrukciją. Kovoje su kietosiomis medžiagomis svarbiausias dizaino parametras dažnai yra skylės dydis.
Išvada: laimėti karą prieš prijungimą
Pluoštinių suspensijų tvarkymas PTFE šilumokaityje yra kova prieš užsikimšimą, kurią laimėjo paprastas ir drąsus didelio skersmens vamzdžio pasirinkimas. Mažiausias 10 mm arba didesnis vidinis skersmuo kartu su tinkamu greičiu vamzdžio pusėje (virš 2 m/s) ir įtempimu prieš srovę užtikrina, kad pluoštai tekėtų per vamzdžio įleidimo angas, o ne tiltu. Nors šis pasirinkimas sumažina šilumos perdavimo efektyvumą ir padidina šilumokaičio dydį, jis yra patikimas, prižiūrimas ir ilgaamžis šilumos perdavimo sprendimas. Kovoje su kietosiomis medžiagomis svarbiausias dizaino parametras dažnai yra skylės dydis.
