Помилка товщини стін-
Труби теплообмінника з PTFE доступні з товщиною стінки від 0,5 мм до 2,5 мм. Вибір напряму впливає на дві характеристики продуктивності, які рухаються в протилежних напрямках.
Більш тонкі стінки покращують тепловіддачу. Опір провідності стінки трубки пропорційний товщині. Стінка товщиною 0,5 мм проводить тепло вдвічі швидше, ніж стінка товщиною 1,0 мм. Кожен ват нагрівання досягає технологічної рідини з меншим перепадом температури на матеріалі труби.
Більш товсті стінки покращують механічну міцність. PTFE злегка розм’якшується при підвищенні температури. При 120 градусах опір повзучості та міцність на розрив нижчі, ніж при навколишньому середовищі. Більш товсті стінки компенсують, зберігаючи безпечні межі робочого тиску. Більш товсті стінки також захищають від випадкового пошкодження від ударів інструменту та використання під час обслуговування.
Інженерне рішення вимагає збалансування цих конкуруючих вимог для конкретних умов експлуатації.
Теплопровідність: аргумент на користь тонких стінок
PTFE має теплопровідність приблизно 0,25 Вт/м·K, що приблизно в 60 разів нижче, ніж у нержавіючої сталі. Ця низька провідність є основним термічним обмеженням матеріалу. Кожен міліметр товщини стінки додає вимірний термічний опір.
Кондуктивний теплообмін через стінку трубки відповідає закону Фур’є. Для стіни з ПТФЕ товщиною 1,0 мм із різницею температур усередині та зовні 80 градусів тепловий потік становить приблизно 20 кВт/м². Зменшення товщини стінки до 0,5 мм подвоює тепловий потік до 40 кВт/м² за тієї самої різниці температур.
Тонкостінні-трубки дозволяють зменшити площу поверхні теплообмінника за тієї самої потужності тепла. Це зменшує розмір змійовика, вартість матеріалів і об'єм бака. Для опалення потужністю 100 кВт різниця площі поверхні між товщиною стінки від 1,0 мм до 0,5 мм може перевищувати 20%.
Таблиця 1: Порівняння характеристик товщини стінки трубки з ПТФЕ при 120 градусах
| Товщина стінки (мм) | Відносний теплообмін | Тиск розриву при 120 градусах (бар) | Стійкість до повзучості | Ударостійкість | Рекомендоване застосування |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.5 | Відмінно (1,8 × базова лінія) | 4-6 | Низький | Бідний | Низький{0}}тиск, захищене місце |
| 0.8 | Добре (1,4 × базовий рівень) | 8-12 | Помірний | ярмарок | Загальне покриття ванн |
| 1.0 | Базова лінія (1,0 ×) | 12-18 | добре | добре | Стандартне промислове обслуговування |
| 1.5 | Помірний (0,75×) | 20-28 | Дуже добре | Дуже добре | Пар під високим{0}}тиском, важка робота |
| 2.0 | Низький (0,6×) | 30-40 | Чудово | Чудово | Суворе механічне середовище |
Базова теплопередача при товщині стінки 1,0 мм. Тиск розриву для трубки з зовнішнім діаметром 10 мм. Приблизні значення для інструкції з проектування.
Механічна міцність при підвищеній температурі
PTFE зберігає корисні механічні властивості до 260 градусів, але властивості поступово знижуються вище 100 градусів. При 120 градусах міцність на розрив становить приблизно 40% від кімнатної-температури. Повзучість під тривалим навантаженням стає вимірюваною.
Пара при 3 барах досягає 143 градусів всередині труби. Стінка з ПТФЕ при цій температурі зазнає внутрішнього тиску. Тонкі стінки в 0,5 мм можуть розповзатися протягом багатьох років служби, поступово стоншуючи далі. Стінка товщиною 1,0 мм забезпечує захист від такої довготривалої-деформації.
Зовнішні механічні навантаження також мають значення. Труби під час занурення стикаються з деталями, інструментами та очисним обладнанням. Стінка товщиною 0,5 мм легко проколюється від різких ударів. Стінка товщиною 1,0 мм витримує звичайне використання без пошкоджень.
Стандартна рекомендація для-занурення з парою становить товщину стінки від 0,8 до 1,0 мм. Цей діапазон забезпечує адекватний запас тиску розриву при типовому тиску пари, зберігаючи прийнятну теплопередачу. Більш тонкі стінки можна використовувати в системах гарячої води низького-тиску, де внутрішній тиск мінімальний.
Правила вибору-спеціального застосування
Кислотні ванни з помірним перемішуванням і захищеним розташуванням змійовика підходять для труб 0,8 мм. Вигода від теплопередачі значна, а механічні ризики можна контролювати.
Товщина стінок 1,0–1,2 мм для ванн із твердим хромом або нікелевим гальмом, у яких котушки можуть торкатися важких деталей. Втрата теплопередачі є скромною, а приріст довговічності суттєвий.
Парові системи високого{0}}тиску понад 6 бар вимагають стінок 1,2-1,5 мм для достатнього запасу тиску розриву при температурі. Знижена тепловіддача компенсується рушійною силою, що підвищує температуру пари.
Зовнішні кожухотрубні-і-теплообмінники з насосним потоком можуть використовувати тонші стінки, оскільки ризик механічного пошкодження менший, а внутрішній тиск є єдиним значним навантаженням.
Резюме
Вибір товщини стінки трубки з ПТФЕ збалансовує теплові та механічні характеристики. Тонкі стінки від 0,5-0,8 мм максимізують теплопередачу та мінімізують вимоги до площі поверхні. Товщина стінок від 1,0-1,5 мм забезпечує запас тиску на розрив і механічну міцність при підвищених температурах.
Стандартна стінна трубка діаметром 0,8-1,0 мм використовується для більшості випадків занурення з парою під тиском до 4 бар. Коригування в бік більш тонких або товстих стінок залежить від конкретного тиску пари, механічного середовища та прийнятних обмежень площі котушки.
Технічні рекомендації щодо вибору товщини стінки для конкретних застосувань доступні після подання робочої температури, тиску пари або нагрівального середовища, опису середовища резервуара та вимог до ефективності теплопередачі.
