La bobina-sospesa liberamente nel fluido in movimento
Uno-scambiatore di calore in PTFE sospeso-sospeso dal bordo del serbatoio senza supporto inferiore-offre semplicità di installazione e facile rimozione per la pulizia. In un fluido immobile, la bobina rimane sospesa passivamente, sperimentando solo il peso proprio e le forze di galleggiamento. Il design meccanico è semplice.
In un serbatoio agitato la stessa serpentina diventa un sistema dinamico. Le bolle d'aria salgono attraverso il fascio tubiero, creando forze di galleggiamento oscillanti. Gli agitatori meccanici generano schemi di flusso rotanti che fanno oscillare la bobina alla frequenza della girante. Gli ugelli dell'eduttore producono getti ad alta-velocità che eccitano le vibrazioni localizzate del tubo.
I carichi meccanici derivanti dall'agitazione sono il fattore determinante principale della durata di servizio di uno scambiatore di calore in PTFE-sospeso. Un sistema di supporto progettato per carichi statici si rompe prematuramente in condizioni dinamiche. Specificare il modello di agitazione prima della progettazione consente di progettare la struttura di supporto per l'ambiente operativo effettivo.
Tipi di agitazione e loro effetti dinamici
L'agitazione dell'aria introduce aria compressa attraverso i tubi di distribuzione sotto la batteria. Le bolle salgono attraverso il fascio tubiero, creando un flusso oscillatorio verticale. I tubi subiscono colpi casuali al passaggio delle bolle. Lo spettro di frequenza è a banda larga-nessuna singola frequenza dominante-ma i cicli di fatica cumulativi nel corso di mesi di sparging continuo sono sostanziali. L'effetto meccanico è distribuito su tutta l'area della bobina.
L'agitazione meccanica mediante una girante rotante crea un campo di flusso diretto. La bobina subisce una forza di resistenza costante nella direzione del flusso più forze oscillanti alla frequenza di passaggio della pala della girante-. Se la frequenza naturale della bobina nella direzione del flusso coincide con la frequenza di passaggio della pala, la risonanza amplifica il movimento. L'agitazione meccanica è la condizione più impegnativa per la progettazione di bobine-sospese.
L'agitazione dell'eduttore pompa il liquido attraverso gli ugelli, creando getti ad alta-velocità. L'impatto del getto sulla bobina è altamente localizzato. I tubi nel percorso del getto subiscono un carico ciclico elevato mentre i tubi all'esterno della zona del getto rimangono relativamente indisturbati. Questo carico localizzato crea un accumulo di fatica differenziale attraverso la bobina.
Tabella 1: Impatto del tipo di agitazione sui requisiti di progettazione-della bobina in PTFE sospesa
| Tipo di agitazione | Caratteristica del carico dinamico | Gamma di frequenza dominante | Impatto progettuale | Specifica richiesta |
|---|---|---|---|---|
| Diffusione d'aria (moderata) | Buffeting casuale a banda larga | 1-10 Hz | Fatica cumulativa; distribuito | Portata d'aria; posizione dello sparger; dimensione della bolla |
| Spruzzo d'aria (aggressivo) | Forte oscillazione verticale | 2-20 Hz | Rischio di collisione dei tubi; sostenere l'usura | Stessi parametri; classificazione dell'intensità |
| Agitatore meccanico (flusso assiale) | Flusso diretto + impulsi passanti-a lama | Lama-che passa a=giri/min × numero di lame | Rischio di risonanza; deflessione costante | Giri/min della girante; conteggio delle lame; diametro; posizione rispetto alla bobina |
| Agitatore meccanico (flusso radiale) | Flusso incrociato-con impulsi periodici | Come sopra | Oscillazione laterale; sostenere la concentrazione dello stress | Stessi parametri; direzione del flusso |
| Ugello educatore | Getto ad alta velocità localizzato- | Turbolenza a banda larga | Fatica localizzata all'impatto del getto | Portata dell'ugello; velocità; direzione; distanza dalla bobina |
| Agitazione combinata | Carichi multipli sovrapposti | Somma delle singole fonti | Spettro di fatica complesso | Tutti i parametri per tutte le fonti di agitazione |
Modifiche progettuali basate sulle specifiche di agitazione
Quando viene specificato il modello di agitazione, il design del supporto della bobina può essere adattato alle condizioni di carico.
Per i serbatoi con aria-agitata con dispersione moderata, sono adeguati i design standard-sospesi con una spaziatura dei tubi sufficiente a prevenire lo scontro indotto dalle bolle-. Una distanza tra i tubi--di 1,5-2,0 volte il diametro del tubo impedisce il contatto durante il normale movimento indotto dalle bolle.
Per i serbatoi agitati meccanicamente sono necessarie misure aggiuntive. La frequenza naturale della bobina viene calcolata e confrontata con la frequenza di passaggio della lama-. Se la risonanza è possibile, il design del supporto aggiunge un irrigidimento intermedio per spostare la frequenza naturale lontano dalla banda di eccitazione. Potrebbero essere necessari ulteriori supporti laterali o un anello di guida inferiore per limitare l'ampiezza di deflessione.
Per i serbatoi con agitatore-, i tubi nel percorso del getto potrebbero richiedere pareti più spesse o manicotti protettivi. La distanza tra i supporti nella zona del getto può essere ridotta rispetto al resto della bobina. In alternativa, una piastra deflettore di flusso reindirizza il getto lontano dall'impatto diretto del tubo.
Il costo dell’agitazione non specificata
Quando il modello di agitazione non viene comunicato durante la fase di progettazione, il fornitore progetta per una generica "agitazione moderata". Se l'agitazione effettiva è più aggressiva, la bobina subisce danni da fatica a velocità accelerata. Lo scontro del tubo si usura attraverso le pareti. Punti di supporto fatica e fessurazione. La bobina si guasta anni prima della sua durata prevista.
Il guasto è spesso attribuito a carenza di materiale o difetto di fabbricazione quando la causa effettiva è un carico dinamico che il progetto non ha mai tenuto in considerazione. Specificare il modello di agitazione è una comunicazione semplice che impedisce l'intera catena di guasti.
Riepilogo
Specificare il modello di agitazione è essenziale per personalizzare l'integrità meccanica dinamica di uno scambiatore di calore in PTFE-sospeso. La diffusione dell'aria, l'agitazione meccanica e il flusso dell'espulsore creano spettri di carico fondamentalmente diversi che richiedono progettazioni di supporto diverse. Le specifiche di agitazione consentono al progettista di calcolare le frequenze naturali, evitare la risonanza, dimensionare i supporti per i carichi dinamici effettivi e garantire che la bobina rispetti la durata di servizio prevista.
Su richiesta è disponibile un modulo per la specifica dei dati di agitazione, che fornisce un formato strutturato per documentare tutte le fonti di agitazione, i relativi parametri operativi e la loro relazione spaziale con la posizione di installazione dello scambiatore di calore.
