Un corrent de residus d'una fàbrica de paper o d'una planta tèxtil s'omple de fibres llargues, dures i filades. Passar-ho per un intercanviador de calor de PTFE estàndard amb tubs estrets de 6 mm és una recepta per a un endoll ràpid, complet i frustrant. Les fibres passaran per l'entrada del tub, formant una estora enredada i la transferència de calor s'estavellarà. El disseny de l'intercanviador ha de començar amb una decisió senzilla, però crítica: el tub ha de ser prou gran perquè un tac de fibres del pitjor cas pugui passar directament sense atrapar-se. Escollint el correcteIntercanviador de PTFE de purins fibrosos de diàmetre del tubés el primer i més important pas cap a un sistema de refrigeració o calefacció fiable i sostenible.

La lògica del disseny: eficiència tèrmica comercial per garantir el flux

Per què normalment es prefereixen els diàmetres petits

L'avantatge tèrmic principal d'un tub de PTFE és la seva gran relació superfície-volum, que s'aconsegueix millor amb un diàmetre petit. Els tubs estrets (per exemple, de 4 a 6 mm de diàmetre interior) empaqueten més àrea de transferència de calor en un volum de closca determinat, redueixen el cost del material i afavoreixen el flux turbulent a velocitats més baixes. Per a fluids nets, aquest és el disseny òptim. Tanmateix, per a un purín fibrós, aquest argument tèrmic esdevé irrellevant si els tubs estan bloquejats. Un tub endollat ​​no transfereix calor.

La regla fonamental: el diàmetre del tub ha de superar la longitud de la fibra

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), poden ser necessaris diàmetres de 15-20 mm. Això significa inevitablement que per al mateix servei de calor, l'intercanviador serà més gran i tindrà una velocitat del costat de la carcassa més baixa, cosa que pot requerir més deflectors o un cabal total més elevat. La compensació és una opció clara: un intercanviador una mica més gran i menys eficient tèrmicament que funciona realment, en comparació amb un de compacte i eficient tèrmicament que està perpètuament connectat.

Una carretera àmplia i oberta per als grups de fibra és l'única manera de mantenir la calor fluint; un camí estret i retorçat es convertirà simplement en un tub obstruït i inútil. Un colador o pantalla aigües amunt encara és essencial per eliminar les restes més grans, però el propi tub ha de poder passar les fibres que hi passin.

Consideracions tècniques per a un funcionament fiable

Manteniment de la velocitat del costat del tub

La velocitat del costat del tub també s'ha de mantenir prou alta-normalment superior a 2 m/s-per evitar que les fibres s'assentin o s'adhereixin a la paret del tub. A velocitats més baixes, la gravetat fa que els sòlids fibrosos es dipositin a la part inferior dels tubs horitzontals, construint gradualment un llit que restringeix el flux. Velocitats més altes (fins a 3-4 m/s, subjectes a límits de caiguda de pressió) mantenen les fibres en suspensió i ajuden a eliminar qualsevol acumulació temporal a través de l'intercanviador. Aquest requisit de velocitat influeix encara més en l'elecció del diàmetre del tub: els tubs més grans requereixen cabals volumètrics més elevats per aconseguir la mateixa velocitat, cosa que pot augmentar la potència de bombeig.

Consideracions sobre el disseny del tub i el costat de la carcassa

Per als purins fibrosos del costat del tub, el disseny del costat de la closca és menys crític per endollar, però l'accés per a la neteja continua sent important. Es prefereix una disposició de tub quadrat en lloc d'un pas triangular perquè proporciona carrils rectes i sense obstruccions entre les files de tubs, permetent la neteja mecànica del costat de la carcassa si es produeix una incrustació. Tanmateix, el diàmetre del tub segueix sent la defensa principal contra l'obturació. Fins i tot amb una disposició òptima, si el forat del tub és massa petit, cap quantitat de deflectors del costat de la carcassa o accés de neteja pot evitar l'obstrucció del tub.

Característiques de disseny addicionals

Geometria d'entrada del tub: Una entrada de radi suau o acampanada redueix el risc que les fibres s'enganxin a les vores afilades. Els tubs s'han d'introduir a ras de la cara de la làmina de tubs, sense llavis que sobresurtin.

Longitud del tub: Els tubs més curts (p. ex., 1-2 m) són més fàcils de treure si es produeix un bloqueig. Els tubs molt llargs (més de 3 m) fan que la neteja mecànica sigui poc pràctica.

Reversibilitat: L'intercanviador s'ha de dissenyar per a la inversió de flux (és a dir, capaç d'operar en qualsevol de les direccions) de manera que els bloquejos temporals es puguin desallotjar mitjançant un retroflux.

Pautes pràctiques de selecció

Aquests valors assumeixen un purín diluït (<5% fibres by weight). For higher concentrations, larger diameters and lower velocities are required to avoid bridging.

La compensació inevitable: mida versus obstrucció

L'elecció d'un diàmetre de tub més gran afecta directament la mida i el cost de l'intercanviador. Per a la mateixa funció tèrmica, un tub de 12 mm de DI requereix aproximadament un 44% més de tubs (o tubs més llargs) que un tub de 10 mm de DI per aconseguir la mateixa superfície, perquè la superfície per unitat de longitud és proporcional al diàmetre. El diàmetre de la closca ha d'augmentar en conseqüència, augmentant els costos de material i fabricació. Tanmateix, el cost del temps d'inactivitat freqüent per netejar un intercanviador connectat gairebé sempre és superior a la prima de capital inicial per a un disseny més gran i desconnectable. En la batalla contra els sòlids, el paràmetre de disseny més important és sovint la mida del forat.

Conclusió: Guanyar la guerra contra l'endoll

La manipulació d'un purín fibrós en un intercanviador de PTFE és una guerra contra l'obturació, guanyada per l'elecció senzilla i atrevida d'un tub de gran diàmetre. Un diàmetre interior mínim de 10 mm o més, combinat amb una velocitat adequada al costat del tub (per sobre de 2 m/s) i una tensió aigües amunt, garanteix que les fibres flueixin a través de les entrades del tub en lloc de fer ponts. Tot i que aquesta elecció sacrifica una certa eficiència de transferència de calor i augmenta la mida de l'intercanviador, ofereix una solució de transferència de calor fiable, conservable i de llarga vida. En la batalla contra els sòlids, el paràmetre de disseny més important és sovint la mida del forat.