튜브 패스 계산
PCB 무전해 구리 라인은 온도 내성이 엄격한 38~42도에서 작동합니다. PTFE 열 교환기는 2barg 증기를 사용하여 35kW의 가열 부하를 제공해야 합니다. 사용 가능한 탱크 공간은 1.2m x 0.8m의 코일 설치 공간을 수용합니다. 설계 질문: 이 설치 공간을 통과하는 몇 개의 튜브가 필요한 열 전달을 달성합니까?
튜브 통과는 두 가지를 결정합니다. 패스가 많을수록 고정 설치 공간 내에서 전체 튜브 길이와 표면적이 늘어납니다. 그러나 더 많은 패스는 증기-측 압력 강하를 증가시키고 응축수 배수를 복잡하게 만듭니다. 최적의 통과 횟수는 증기 압력 예산을 초과하거나 배수 문제를 일으키지 않고 필요한 열 전달을 제공합니다.
계산 방법
계산은 열량부터 합격 횟수까지 단계적으로 진행됩니다.
필요한 표면적이 먼저입니다. 35kW 듀티, 133도 증기, 40도 수조, 약 85도 LMTD, 얇은{7}}벽 PTFE의 U-값 280W/m²·K에서 필요한 면적은 35,000 / (280 × 85)=1.47m²입니다.
튜브 길이는 면적과 튜브 직경에 따라 결정됩니다. 8mm OD 튜브를 사용하면 각 선형 미터는 0.0251m²의 표면적을 제공합니다. 필요한 총 길이는 1.47 / 0.0251=58.6 미터입니다.
패스 수는 전체 길이를 각 패스의 길이로 나눕니다. 1.2m의 사용 가능한 설치 공간으로 약 1.1m의 활성 길이를 통과할 수 있습니다. 각 패스는 1.1m의 튜브 길이를 제공합니다. 필수 패스: 58.6 / 1.1=53.3, 반올림하여 54 패스.
표 1: 35kW 무전해 구리 욕조 히터에 대한 튜브 통과 계산
| 매개변수 | 값 | 단위 |
|---|---|---|
| 열부하 | 35 | kW |
| 증기 온도(2barg) | 133 | 도 |
| 목욕 온도 | 40 | 도 |
| LMTD | 85 | 도 |
| U-가치 설계 | 280 | W/m²·K |
| 필요한 표면적 | 1.47 | m² |
| 튜브 외경 | 8 | mm |
| 선형 미터당 표면적 | 0.0251 | m²/m |
| 총 튜브 길이 | 58.6 | m |
| 이용 가능한 패스 기간 | 1.1 | m |
| 계산된 합격 횟수 | 54 | 패스 |
| 권장 합격 횟수(10% 마진) | 60 | 패스 |
공간 내 구성
1.2m × 0.8m 공간 내에서 60개의 패스를 처리하려면 튜브를 행과 열로 구성해야 합니다. 튜브 사이에 용액 흐름이 가능하도록 25mm 중앙에 간격을 두고 튜브를 사용하면 0.8m 너비에 행당 32개의 튜브를 수용할 수 있습니다. 30개 튜브의 2열로 배열된 60개의 패스가 설치 공간 내에 들어맞습니다.
두 행은 2층 그리드로 수직으로 쌓을 수 있습니다.- 증기는 분배 헤더로 들어가 위쪽 줄에 있는 30개의 평행 튜브를 통해 흐르고 아래쪽 줄에 있는 30개 튜브를 통해 돌아와서 응축수 헤더에 모입니다. 병렬 튜브 회로가 있는 이 단일{5}}패스 증기 흐름은 필요한 전체 길이를 달성하면서 압력 강하를 최소화합니다.
무전해 구리 특정 제약
무전해 구리조는 열 계산 이상의 고유한 히터 설계 제약을 나타냅니다. 욕조는 열역학적으로 불안정합니다. 과도한 벽 온도는 히터 표면에 자발적인 구리 증착을 유발합니다. 이는 금속 히터를 파괴하는 -동일한 플레이트-문제입니다.
PTFE는 촉매 도금을 제거하지만 벽 온도는 여전히 중요합니다. 140도 이상의 증기 온도에서는 촉매 표면 효과 없이도 튜브 벽 근처의 국부적인 용액 분해가 가능합니다. 선택된 2barg 증기는 133도 포화 온도를 제공하여 벽 온도를 분해 임계값 아래로 안전하게 유지합니다.
합격 횟수는 이 안전 마진에 영향을 미칩니다. 통과 횟수가 너무 적으면 증기 속도와 압력 강하가 증가하지만 벽 온도는 변하지 않습니다. 통과 횟수가 너무 많으면 개별 튜브 증기 흐름이 줄어들어 잠재적으로 응축수 배수가 고르지 않고 냉점이 발생할 수 있습니다. 계산된 60패스 구성은 균형 잡힌 유량 분배를 제공합니다.
멀티-패스 설계의 응축수 배수
여러 개의 튜브를 통과하려면 각 통과에서 적절한 응축수 배수가 필요합니다. 응축수가 갇히면 유효 열 전달 면적이 줄어들고 수격 위험이 발생합니다. 각 패스는 응축수 수집 헤더를 향해 아래쪽으로 기울어져야 합니다.
60-패스 2-계층 구성의 경우 아래쪽 행은 자연스럽게 헤더로 배출됩니다. 윗줄에는 지지 구조에 약간의 경사가 있어야 합니다. 최대 작동 시 총 응축수 부하에 맞는 크기의 스팀 트랩이 배수 설계를 완성합니다. 플로트-및-온도 조절 트랩은 일반적으로 온도 제어 무전해 수조의 응축수 부하를 조절하는 데 선호됩니다.
요약
무전해 구리조에 대한 PTFE 열 교환기 튜브 통과 계산은 열량, 표면적, 튜브 길이, 통과 횟수로 진행됩니다. 35kW 예에서는 1.2m × 0.8m 설치 공간 내에서 2{4}}계층 그리드로 배열된 8mm OD 튜브 60개 패스를 생성합니다.
무전해 구리 화학은 증기 압력 선택에 영향을 미치는 벽 온도 제약을 추가합니다. PTFE 소재는 촉매판-아웃 위험을 제거합니다. 적절한 응축수 배수 설계는 각 통과가 열 전달에 완전히 기여하도록 보장합니다.
PCB 무전해 구리선 PTFE 열 교환기 크기 조정에 대한 엔지니어링 분석은 수조 용량, 작동 온도, 가열 시간 요구 사항, 사용 가능한 증기 압력, 탱크 치수 및 현재 히터 성능 데이터를 제출하면 제공됩니다.
