O problema da zona morta
Em um trocador de calor de PTFE com casco-e{1}}tubo, defletores segmentados direcionam o fluido lateral do casco-através do feixe de tubos. Cada defletor tem um corte-que remove uma parte do defletor para permitir a passagem do fluido. O tamanho do corte do defletor determina a distribuição do fluxo: um corte grande fornece um amplo canal de fluxo, mas cria zonas mortas próximas às bordas do defletor. Um pequeno corte força o fluido através dos tubos, mas aumenta a queda de pressão.
Zonas mortas são regiões onde o fluido estagna-a velocidade do fluxo é próxima de zero. Numa zona morta, a transferência de calor é fraca e o fluido estagnado pode depositar sólidos ou apoiar o crescimento biológico. As zonas mortas reduzem a área superficial efetiva do trocador.
O corte mínimo do defletor é o menor corte que mantém o fluxo adequado através de todas as áreas do tubo sem queda excessiva de pressão.
A relação de distribuição de fluxo-Baffle Cut
O corte padrão do defletor é expresso como uma porcentagem do diâmetro interno do casco-a fração da seção transversal do defletor-que está aberta para fluxo. Um corte de 25% significa que 25% do diâmetro do casco é cortado na borda do defletor.
| Corte do defletor (%) | Distribuição de Fluxo | Área de zona morta (relativa) | Queda de pressão lateral-do casco (relativa) |
|---|---|---|---|
| 10 | Ruim (canal de fluxo muito estreito) | Alto | Muito alto |
| 15 | Marginal | Moderado | Alto |
| 20 | Adequado | Baixo | Moderado |
| 25 | Bom | Baixo | Moderado |
| 35 | Canal muito amplo | Muito baixo | Baixo |
| 45 | Canal amplo | Muito baixo | Muito baixo |
Os cortes menores (10-15%) criam uma fenda de fluxo estreita que direciona o fluido através dos tubos em alta velocidade, mas deixa as áreas atrás das bordas do defletor estagnadas. Os cortes maiores (35-45%) permitem um fluxo amplo, mas reduzem a velocidade do fluxo cruzado e a transferência de calor. O ideal é 20-25%.
A recomendação de corte mínimo
Para trocadores de calor de-e{1}}tubos de PTFE, o corte recomendado do defletor é de 20 a 25% do diâmetro interno do casco. Esta gama proporciona:
Distribuição adequada do fluxo em todas as áreas do tubo
Zonas mortas mínimas
Queda de pressão aceitável
Boa velocidade-de fluxo cruzado para transferência de calor
Cortes abaixo de 15% não são recomendados-as zonas mortas são significativas e a queda de pressão é excessiva. Cortes acima de 35% também não são recomendados-a velocidade-do fluxo cruzado é muito baixa e o coeficiente de transferência de calor cai.
A interação do espaçamento do defletor
O corte do defletor e o espaçamento do defletor trabalham juntos para determinar o padrão de fluxo. O espaçamento do defletor é normalmente 0,5-1,0 vezes o diâmetro interno do casco. Um espaçamento mais próximo (menor relação de espaçamento-por{6}}diâmetro) fornece melhor distribuição de fluxo, mas maior queda de pressão. A proporção recomendada de espaçamento-por diâmetro é de 0,5 a 0,75 para trocadores de PTFE.
Para uma carcaça com diâmetro interno de 500 mm, o corte recomendado do defletor é de 100-125 mm (20-25%) e o espaçamento recomendado do defletor é de 250-375 mm.
A consideração específica-do PTFE
Os defletores de PTFE são mais flexíveis que os de metal. A borda sem suporte de um defletor de PTFE pode desviar sob a pressão do fluxo, alterando o corte efetivo. A espessura do defletor deve ser suficiente para limitar a deflexão. Um defletor de PTFE de 10-15 mm de espessura é adequado para velocidades laterais do casco de até 1 m/s. Velocidades mais altas requerem defletores mais grossos ou suporte adicional nas bordas.
Resumo
O corte mínimo do defletor para um invólucro de trocador de calor de PTFE é de 20% do diâmetro interno do invólucro. Cortes inferiores a 15% criam zonas mortas inaceitáveis. A faixa recomendada de 20-25% equilibra a distribuição de fluxo, minimização de zona morta e queda de pressão. O espaçamento dos defletores deve ser de 0,5 a 0,75 vezes o diâmetro do casco. Os defletores de PTFE requerem espessura adequada para limitar a deflexão na borda livre.
O suporte de engenharia para o projeto do defletor está disponível mediante o envio das dimensões do casco, vazão, propriedades do fluido e queda de pressão permitida.
