Kuinka parantaa lämmönvaihdinyksiköiden lämmönsiirtotehokkuutta?

Lämmönvaihtimen toimintaperiaate: Nesteväliaine virtaa lämmönvaihtimen sisällä olevien poimutettujen rakojen läpi erittäin pienellä virtausnopeudella, jolloin syntyy turbulentti virtaus, jolloin saavutetaan suhteellisen korkea lämmönsiirtokerroin. Voidaan päätellä, että lämmönsiirtotehokkuus liittyy läheisesti lämmönvaihtimessa olevien aallotettujen levyjen muotoon ja rakenteeseen sekä nesteen virtaustilaan. Millä erityismenetelmillä lämmönvaihtimen lämmönsiirtotehoa voidaan parantaa?

Levy on levyn lämmönsiirtoydinlämmönvaihdin. Sen lämmönjohtavuus ja virtauskanavan rakenne määräävät suoraan peruslämmönsiirtokapasiteetin, ja ne on optimoitava ensin lähteestä.

1.Valitse levyiksi materiaalit, joilla on korkea lämmönjohtavuus

Voimme valita levyiksi 304 ruostumattoman teräksen, 316L ruostumattoman teräksen, kupariseoksen ja titaaniseoksen. Ruostumattomalla teräksellä on hyvä lämmönjohtavuus ja suhteellisen kohtuullinen hinta. Sillä on korkea lujuus, hyvä leimauskyky, eikä se hapetu helposti ankarissa ympäristöissä.

2. Matching tehokas levy aallotettu rakenne

Levyn aallotusrakenne määrää virtauskanavan muodon ja vaikuttaa suoraan nesteen häiriön voimakkuuteen (mitä voimakkaampi häiriö, sitä ohuempi rajakerros ja sitä korkeampi konvektiivinen lämmönsiirtokerroin). Poimutustyyppi tulee valita nesteen viskositeetin ja lämmönsiirtovaatimusten mukaan:

3. Kohtuullinen levymäärän ja virtauskanavan yhdistelmän suunnittelu

Levyjen lukumäärä määrittää lämmön kokonaispinta-alan (A), ja virtauskanavayhdistelmä (yksi-kerta/moni-kulku) vaikuttaa nesteen virtausnopeuteen. Se on sovitettava tarkasti "lämmönsiirtokuorman" mukaan: Levyjen lukumäärän laskeminen: Kaavan Q=K×A×ΔTₘ mukaan (Q on lämmönvaihtokuorma, ΔTₘ on logaritminen keskilämpötilaero), K-arvon ja ΔTₘ:n määrittämisen jälkeen laske tarvittava lämmönsiirtopinta käänteisesti. Laske sitten yhden levyn tehollisen pinta-alan perusteella (esim. yleisesti käytetty levypinta-ala on 0,1-0,5㎡) lautasten lukumäärä. Lyhytaikaisten kuormitusvaihteluiden varalle on suositeltavaa varata 10–15 % marginaali.

Virtauskanavien yhdistelmän optimointi: Lisää tai vähennä virtausreittien määrää lisätäksesi virtausnopeutta turbulenttiselle alueelle (Re > 300 suositellaan levyn virtausreitille). Jos virtausnopeus on liian alhainen (esimerkiksi Re=150 yhdellä virtausreitillä, laminaarivirtaus), vaihda "kaksi-virtausreitiksi" (neste virtaa edestakaisin levyssä kaksinkertaistaen reitin ja virtausnopeuden ja nostaen Re:n 300:aan, jolloin se tulee pyörteiseen virtaukseen).

4.Vähennä levyjen paksuutta lämmönvaihdinyksikkö

Itse levyn paksuus vaikuttaa suuresti lämmönjohtavuuteen. Tutkimuskokeet ovat osoittaneet, että symmetrisessä levylämmönvaihtimessa jokainen 0,1 mm:n levypaksuuden pienennys voi lisätä lämmönsiirtojärjestelmää 600 W:lla, kun taas epäsymmetrisessä laitteessa se voi kasvaa 500 W:lla. Siksi lämmönvaihtimen mekaanisten suorituskykyvaatimusten täyttämisen edellytyksenä on, että mitä ohuempi levyn paksuus on suunniteltu, sitä suurempi on lämmönjohtavuus.

5.Aallotetun osan muoto

Vaikka jännitysjakauma puristuksen aikana on suhteellisen tasainen, kun aallotettu poikkileikkaus- on kolmion muotoinen, suhteellisen vaikeasti käsiteltävän kalanruotolevyn lämmönsiirtokerroin on suurempi. Lisäksi mitä suurempi aallotetun mallin kulma on, sitä suurempi väliaineen virtausnopeus virtauskanavassa levyhaarojen välillä, joten lämmönsiirtokerroin on suurempi.

6.Puhdista levyn vaaka ajoissa

Kun levyn asteikko on suurempi kuin 1 mm, laitteen kokonaislämmönsiirtotehokkuus laskee 10 %. Siksi suodatuslaitteet tulisi lisätä tuloaukkoon ja lämmönvaihdin tulee puhdistaa säännöllisesti. Vain tällä tavalla voidaan pienentää levyn asteikon paksuutta ja stabiloida lämmönvaihdon hyötysuhde suhteellisen tasaiseen tilaan.