Расчет прохода трубы
Линия печатной платы из химической меди работает при температуре 38-42 градуса с жестким температурным допуском. Теплообменник из ПТФЭ должен обеспечивать мощность нагрева 35 кВт с использованием пара под давлением 2 бар изб. Доступное пространство резервуара позволяет разместить катушку размером 1,2 х 0,8 метра. Вопрос проектирования: сколько трубок проходит через эту площадь, чтобы обеспечить необходимую теплопередачу?
Пропуски труб определяют две вещи. Больше проходов увеличивает общую длину трубы и площадь поверхности в пределах фиксированной площади. Однако большее количество проходов также увеличивает падение давления на стороне пара-и усложняет отвод конденсата. Оптимальное количество проходов обеспечивает необходимую теплопередачу без превышения давления пара и создания проблем с дренажем.
Метод расчета
Расчет происходит поэтапно, от тепловой нагрузки до количества проходов.
Требуемая площадь поверхности стоит на первом месте. При мощности 35 кВт, температуре пара 133 градуса, температуре ванны 40 градусов, LMTD примерно 85 градусов и значении U-280 Вт/м²·К для тонкостенного- ПТФЭ необходимая площадь составляет 35 000 / (280 × 85)=1.47 м².
Длина трубки зависит от площади и диаметра трубки. При использовании трубок с внешним диаметром 8 мм каждый погонный метр обеспечивает площадь поверхности 0,0251 м². Общая требуемая длина составляет 1,47 / 0.0251=58.6 метра.
Количество проходов делит общую длину на длину каждого прохода. Доступная площадь 1,2 м позволяет использовать проходы активной длины примерно 1,1 м. Каждый проход обеспечивает длину трубы 1,1 м. Необходимое количество передач: 58,6 / 1.1=53.3, округлено до 54.
Таблица 1: Расчет прохождения трубы для электрохимического медного нагревателя ванны мощностью 35 кВт
| Параметр | Ценить | Единица |
|---|---|---|
| Тепловой режим | 35 | кВт |
| Температура пара (2 бар изб.) | 133 | степень |
| Температура ванны | 40 | степень |
| ЛМТД | 85 | степень |
| Расчетное значение U- | 280 | W/m²·K |
| Требуемая площадь поверхности | 1.47 | m² |
| Внешний диаметр трубки | 8 | мм |
| Площадь поверхности на погонный метр | 0.0251 | m²/m |
| Общая длина трубки | 58.6 | m |
| Доступная длина прохода | 1.1 | m |
| Расчетное количество проходов | 54 | проходит |
| Рекомендуемое количество передач (с запасом 10%) | 60 | проходит |
Конфигурация в пределах занимаемой площади
Шестьдесят проходов на площади 1,2 × 0,8 м требуют организации труб в ряды и столбцы. Трубки расположены на расстоянии 25 мм друг от друга, чтобы обеспечить поток раствора между ними, а ширина 0,8 м позволяет разместить 32 трубки в ряд. Шестьдесят проходов, расположенных в 2 ряда по 30 трубок, умещаются на занимаемой площади.
Эти две строки можно расположить вертикально в двух-уровневой сетке. Пар поступает в распределительный коллектор, проходит через 30 параллельных трубок верхнего ряда, возвращается через 30 трубок нижнего ряда и собирается в коллекторе конденсата. Этот одноходовой-поток пара с параллельными трубными контурами сводит к минимуму падение давления при достижении требуемой общей длины.
Особые ограничения для химической меди
Химические медные ванны представляют собой уникальные ограничения конструкции нагревателя, выходящие за рамки тепловых расчетов. Ванна термодинамически неустойчива. Чрезмерная температура стенок вызывает самопроизвольное осаждение меди на поверхности нагревателя-той же проблемы с пластиной-, которая разрушает металлические нагреватели.
ПТФЭ исключает каталитическое покрытие, но температура стенок по-прежнему имеет значение. При температуре пара выше 140 градусов локальное разложение ванны вблизи стенок трубы становится возможным даже без каталитических поверхностных эффектов. Выбранный пар с давлением 2 бар изб. обеспечивает температуру насыщения 133 градуса, удерживая температуру стенки безопасно ниже порога разложения.
Количество проходов влияет на этот запас безопасности. Слишком малое количество проходов увеличивает скорость пара и падение давления, но не меняет температуру стенки. Слишком большое количество проходов снижает поток пара в отдельных трубках, что может привести к неравномерному отводу конденсата и образованию холодных пятен. Рассчитанная 60-проходная конфигурация обеспечивает сбалансированное распределение потока.
Дренаж конденсата в многоходовых-проходных конструкциях
Несколько проходов труб требуют надлежащего отвода конденсата из каждого прохода. Захваченный конденсат уменьшает эффективную площадь теплопередачи и создает риск гидравлического удара. Каждый проход должен иметь уклон вниз к коллектору сбора конденсата.
В конфигурации с 60-двумя проходами-уровнем нижняя строка естественным образом переходит в заголовок. Верхний ряд требует небольшого уклона, встроенного в опорную конструкцию. Пароотделители, рассчитанные на общую нагрузку конденсата при полной нагрузке, завершают проект дренажа. Поплавковые-и-термостатические ловушки предпочтительны для регулирования нагрузки по конденсату, типичной для химических ванн с контролируемой температурой.
Краткое содержание
Расчет проходов трубок теплообменника из ПТФЭ для ванн из химической меди осуществляется исходя из теплового режима, площади поверхности, длины трубы и количества проходов. В примере мощностью 35 кВт требуется 60 проходов трубок с внешним диаметром 8 мм, расположенных в двух-ярусной сетке на площади 1,2 м × 0,8 м.
Химия химического химического восстановления меди добавляет ограничения по температуре стенок, которые влияют на выбор давления пара. Материал ПТФЭ исключает риск-выпадения каталитической пластины. Правильная конструкция отвода конденсата гарантирует, что каждый проход в полной мере способствует передаче тепла.
Инженерный анализ для определения размеров теплообменника из ПТФЭ в линии химической обработки печатной платы доступен после предоставления данных об объеме ванны, рабочей температуре, требуемом времени-нагрева, доступном давлении пара, размерах бака и текущих данных о производительности нагревателя.
