Apakah geometri saluran aliran dalaman yang paling biasa untuk penyambung empat hala

I. Definisi dan Konfigurasi Geometri Standard Kelengkapan Tee 4-Way

The Pemasangan Tee 4-Way , biasanya dirujuk sebagai salib, adalah komponen penting dalam sistem paip. Ia membolehkan cecair diedarkan, dikumpulkan, atau dialihkan dalam empat arah yang berbeza. Berbanding dengan tee 3-way di mana-mana, konfigurasi 4 arah menawarkan laluan cawangan tambahan, yang biasanya digunakan dalam susun atur rangkaian kompleks yang memerlukan pengedaran atau pulangan pelbagai mata.

Geometri saluran aliran dalaman yang paling asas dan biasa untuk tee 4-way adalah konfigurasi silang ortogonal standard.

Ciri -ciri teras struktur ini termasuk:

1. Empat pelabuhan bersaiz sama: Biasanya, semua empat pelabuhan berkongsi diameter nominal yang sama (DN), menghasilkan "salib yang sama."

2. Susun atur ortogonal: garis pusat dari semua empat pelabuhan terletak di dalam satah yang sama dan berserenjang bersama, membentuk sempurna 90 ∘ Sudut persimpangan.

3. Dewan pencampuran pusat: Empat saluran aliran berkumpul ke dalam ruang tunggal di pusat geometri pemasangan.

Walaupun struktur ortogonal standard lazim, perspektif dinamik cecair profesional menyoroti perbezaan yang halus dalam geometri saluran aliran dalaman, terutamanya mengenai rawatan kelebihan dan zon peralihan, adalah penting untuk prestasi sistem keseluruhan.

Ii. Cabaran hidrodinamik struktur silang standard

Walaupun geometri salib ortogonal standard adalah yang paling mudah untuk dihasilkan, ia memberikan cabaran yang wujud dalam pengendalian bendalir, terutamanya dalam dua bidang utama:

2.1 Kehilangan tekanan dan pelesapan tenaga

Apabila bendalir melewati ruang penumpuan pusat tee 4-arah, pengembangan, penguncupan, atau perubahan yang mendadak dalam arah aliran menghasilkan kerugian kecil yang ketara. Rintangan ini ditunjukkan sebagai penurunan tekanan ( ΔP ) dan hasil daripada tenaga bendalir yang hilang sebagai haba.

Dalam konfigurasi silang standard, kawasan pusat adalah di mana cecair berinteraksi dengan ganas. Cecair yang menghampiri dari arah yang menentang secara langsung menghalang, mewujudkan titik genangan bertenaga tinggi. Pada masa yang sama, apabila bendalir berubah menjadi paip cawangan, pemisahan aliran berlaku, sering mengakibatkan vorteks besar atau zon peredaran di sepanjang dinding dalaman cawangan. Vorteks ini menggunakan tenaga dan mengurangkan kawasan aliran yang berkesan.

Pekali kerugian kecil ( K ) adalah parameter kritikal yang digunakan untuk mengukur kehilangan prestasi ini, secara langsung mempengaruhi penggunaan saiz dan tenaga pam atau pemampat.

2.2 Turbulensi, hakisan, dan kakisan

Gabungan tajam 90 ∘ Bends dan impingement pusat membawa kepada tahap pergolakan yang tinggi. Turbulensi intensiti tinggi boleh mempunyai dua akibat yang serius:

• Hakisan yang dipercepatkan: terutamanya dalam cecair yang mengandungi pepejal yang digantung (mis., Pasir, serbuk pemangkin) atau gelembung gas, pergolakan yang tinggi menyebabkan zarah memberi kesan kepada dinding dalaman yang sesuai pada halaju yang tinggi. Pakaian ini paling ketara di cawangan cawangan di mana aliran berubah dengan ketara.

• Korosi Aliran Dipercepatkan (FAC): Untuk media kimia tertentu (mis., Air oksigen, penyelesaian amina), kadar aliran tinggi dan pergolakan boleh mengganggu lapisan pelindung atau pasif paip, dengan ketara mempercepatkan kadar kakisan bahan logam.

Iii. Geometri yang dioptimumkan: fillet dan peralihan lancar

Untuk mengurangkan cabaran yang ditimbulkan oleh geometri standard, aplikasi berprestasi tinggi atau kritikal sering menggunakan reka bentuk saluran aliran dalaman yang dioptimumkan, memberi tumpuan terutamanya kepada melicinkan kawasan peralihan:

3.1 Rawatan Filleting

Teknik pengoptimuman yang paling biasa ialah pengenalan radii atau fillet. Lengkung lancar, bulat digunakan dan bukannya tajam 90 ∘ Sudut di persimpangan di mana empat saluran cawangan memenuhi ruang pusat.

• Fungsi: Fillet dengan ketara mengurangkan kejadian pemisahan aliran apabila bendalir bertukar, dengan berkesan menindas pembentukan vorteks besar. Mereka mengubah dinamik aliran dari perubahan tajam serta -merta menjadi progresif, dengan itu menurunkan pekali kerugian kecil ( K ) dan tegasan ricih maksimum di dalam pemasangan.

• Kesan: Tee 4-way yang direka dengan fillet bersaiz yang sesuai biasanya boleh menunjukkan pengurangan penurunan tekanan sebanyak 10% hingga 30% berbanding dengan salib tajam yang tajam, terutamanya di bawah bilangan Reynolds yang tinggi, keadaan aliran bergelora.

3.2 Struktur Khusus: Kawalan Aliran dan Penyesuaian

Walaupun 4-arah teh tidak mempunyai klasifikasi radius pendek/panjang radius yang jelas yang terdapat di siku, pereka boleh memperkenalkan geometri saluran aliran bukan ortogonal atau asimetri dalam aplikasi yang sangat disesuaikan, seperti yang dimaksudkan untuk pencampuran atau pemisahan yang sangat efisien.

Contohnya, dalam aplikasi pencampuran, reka bentuk mungkin sedikit mengimbangi kedua-dua saluran yang menentang untuk mengelakkan penangguhan langsung. Ini menggalakkan pembentukan medan aliran berputar, mempromosikan pencampuran cecair yang cepat dan seragam.

3.3 Pertimbangan Geometrik untuk Tees Berbaris

Untuk media yang sangat menghakis (mis., Asid hidroklorik, asid sulfurik), 4-arah teh sering menggunakan badan keluli dengan lapisan polimer (seperti PTFE atau PFA). Dalam kes ini, geometri saluran aliran dalaman ditakrifkan oleh ketebalan lapisan. Proses lapisan memberi mandat bahawa tepi saluran aliran sangat lancar dan bulat untuk memastikan pelapik polimer mematuhi seragam dan sepenuhnya ke semua sudut. Ini menghalang pelapik daripada menipis atau mengalami kepekatan tekanan di tepi tajam, yang boleh menyebabkan kegagalan kapal dan kebocoran media.