เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทำให้เกิดการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนได้อย่างไร
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นส่วนใหญ่ใช้การพาความร้อนระหว่างตัวกลางเย็นและร้อนสองตัวเพื่อให้เกิดการแลกเปลี่ยนความร้อน และการแลกเปลี่ยนของเหลว-ของเหลวเป็นหนึ่งในวิธีการแลกเปลี่ยนความร้อนที่ใช้กันทั่วไป
การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนเป็นหนึ่งในวิธีการถ่ายเทความร้อนที่ใช้กันทั่วไปและเป็นพื้นฐานที่สุด ในระหว่างกระบวนการถ่ายเทความร้อน ตัวกลางของเหลวจะสัมผัสกับผนังตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเสมอ ดังนั้นการถ่ายเทความร้อนจึงเกิดขึ้นได้จากการไหลของของเหลวทวนกระแสอย่างต่อเนื่อง จากนั้นความร้อนจะถูกแลกเปลี่ยนผ่านอุณหภูมิที่แตกต่างกันระหว่างเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนผนังและของเหลว นี่คือสิ่งที่เรากำลังพูดถึงในวันนี้: การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อน
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นบรรลุการแลกเปลี่ยนความร้อนแบบพาความร้อนที่มีประสิทธิภาพระหว่างของเหลวสองชนิดที่มีอุณหภูมิแตกต่างกัน (โดยปกติจะเป็นของไหลเย็นและของไหลร้อน) ในสถานะแยกส่วนผ่านการออกแบบโครงสร้างแผ่นแบบพิเศษ การนำของเหลวแบบบังคับ และเส้นทางการถ่ายเทความร้อนที่มีประสิทธิภาพ หลักการหลักสามารถแบ่งออกเป็นสามส่วนหลัก: การออกแบบโครงสร้าง → การไหลของของไหล → การถ่ายเทความร้อน กระบวนการดำเนินการเฉพาะมีดังนี้:
ความสามารถในการถ่ายเทความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นขึ้นอยู่กับการออกแบบพิเศษของแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นหลัก โครงสร้างเหล่านี้จะกำหนดรูปแบบการไหลและพื้นที่การถ่ายเทความร้อนของของไหลโดยตรง และเป็นพื้นฐานของการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อน:
สาระสำคัญของการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนคือการรวมกันของ "การถ่ายเทความร้อน-การไหลของของเหลวมาโคร + การถ่ายเทความร้อนระดับไมโครโมเลกุล-" เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นใช้พลังงานภายนอก (ปั๊ม พัดลม) เพื่อบังคับให้ของเหลวไหล ขับเคลื่อนกระบวนการถ่ายเทความร้อนในสองขั้นตอน:
ขับเคลื่อนโดยปั๊มภายนอก ของเหลวเย็นและร้อนจะเข้าสู่ช่องทางการไหลที่เป็นอิสระตามลำดับ:
ของเหลวเย็นจะเข้าสู่ช่องทางการไหลอีกชุดหนึ่งจาก "ทางเข้าของของเหลวเย็น" ซึ่งไหลในรูปแบบปั่นป่วนด้วยการแลกเปลี่ยนความร้อนกับแผ่น
เนื่องจากช่องว่างที่เล็กมากระหว่างช่องการไหล (โดยทั่วไปคือ 2-5 มม.) ของไหลจึงถูก "บีบ" ในระหว่างการไหล ช่วยเพิ่มการไหลเชี่ยว และป้องกันความเมื่อยล้าของของไหลเฉพาะที่อาจลดประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน
การออกแบบทางสถาปัตยกรรมและการวางแผน cepteur sint occaecat cupidatat proident เข้ามาครอบครองจิตวิญญาณทั้งหมดของฉัน เหมือนกับยามเช้าอันแสนหวานของฤดูใบไม้ผลิที่ฉันเพลิดเพลินไปทั้งหมด... การออกแบบทางสถาปัตยกรรมและการวางแผน cepteur sint occaecat cupidatat proident ครอบครองจิตวิญญาณทั้งหมดของฉัน เหมือนกับเช้าอันแสนหวานของฤดูใบไม้ผลิที่ฉันเพลิดเพลินไปพร้อมกับ Lorem ipsum dolor นั่ง ament, consectetur adipisicing elit,sed ทำ eiusmod ชั่วขณะชั่วคราวและทำ dolore magna aliqua มันเอนิม แอด มินิม เวเนียม
แกนหลักของการถ่ายเทความร้อนแบบพาคือ "การถ่ายเทความร้อนจากของไหลร้อนไปเป็นของไหลเย็น" แผ่นทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการแยกและการถ่ายเทความร้อน ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการถ่ายเทความร้อน เสร็จสิ้นในสามขั้นตอน:
อย่างแรก: ของไหลความร้อน → แผ่น (การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อน)
เมื่อของไหลร้อนไหลอย่างปั่นป่วน โมเลกุลอุณหภูมิสูง-จะชนกันอย่างรุนแรงกับพื้นผิวของจาน โดยถ่ายเทความร้อนไปยังจานผ่านการ "พาความร้อน" (ในขณะนี้ อุณหภูมิของด้านข้างของจานใกล้กับของเหลวร้อนที่สุดจะเพิ่มขึ้น)
ครั้งที่สอง: ภายในแผ่น (การนำความร้อน)
แผ่นทำจากโลหะ (ที่มีค่าการนำความร้อนสูง เช่น สแตนเลส (ประมาณ 16W/(m・K)) และโลหะผสมไททาเนียม (ประมาณ 17W/(m・K))) ความร้อนจะถูกถ่ายโอนอย่างรวดเร็วจากด้านที่มีอุณหภูมิสูง-ด้านที่มีอุณหภูมิสูง (ด้านของไหลร้อน) ไปยังด้านที่มีอุณหภูมิต่ำ- (ด้านของไหลเย็น) ภายในเพลตผ่าน "การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนระดับโมเลกุล"
ครั้งที่สาม: จาน → ของเหลวเย็น (การถ่ายเทความร้อนแบบพา):
ด้านอุณหภูมิต่ำ-ของแผ่นสัมผัสกับของไหลเย็น และผ่านการชนกันของโมเลกุลของของไหลเย็นในการไหลเชี่ยว ความร้อนจะถูกถ่ายโอนไปยังของไหลเย็นอีกครั้งผ่านการ "พาความร้อน" (ในเวลานี้อุณหภูมิของของไหลเย็นจะเพิ่มขึ้นและอุณหภูมิของของไหลร้อนลดลง)
นอกจากหลักการสำคัญแล้วรายละเอียดการออกแบบแผ่นต่อไปนี้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนยังรับประกันการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อน โครงสร้างที่ถอดออกได้: รักษาความสะอาด
โดยทั่วไป เนื่องจากตัวกลางทั้งสองที่ใช้มีความแตกต่างกัน ไดนามิกของการไหลภายในอุปกรณ์จึงแตกต่างกันด้วย ซึ่งอาจนำไปสู่ความแตกต่างที่มีนัยสำคัญในการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อน โดยทั่วไปการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนจะแบ่งออกเป็นสองสถานการณ์ วิธีหนึ่งคือการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนตามธรรมชาติ ซึ่งเป็นการถ่ายเทความร้อนแบบไหลที่เกิดจากอุณหภูมิและความหนาแน่นที่แตกต่างกันของตัวกลางทั้งสองผ่านผนัง ประการที่สองคือการถ่ายเทความร้อนโดยการพาความร้อนแบบบังคับ ซึ่งเป็นการถ่ายเทความร้อนจากการไหลที่เกิดจากแรงบังคับภายนอก (เช่น ปั๊ม พัดลม และอุปกรณ์อื่นๆ) ในกรณีของการพาความร้อนแบบบังคับ อัตราการไหลของของเหลวจะสูงกว่าอัตราการไหลในสภาวะธรรมชาติ และประสิทธิภาพของการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนก็จะสูงเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนของอากาศในการไหลตามธรรมชาติมีค่าเพียง 5~25W/(m2 องศา ) แต่เมื่อดำเนินการไหลแบบบังคับ ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนของอากาศจะเพิ่มขึ้นเป็น 10~100W(m2 องศา )
มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนของตัวกลาง เช่น คุณสมบัติทางกายภาพของตัวกลางของไหลเอง เช่น ความหนาแน่น ความจุความร้อนจำเพาะ การนำความร้อน เป็นต้น รวมถึงการออกแบบอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนด้วย เช่น ขนาดของแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน รูปร่างของแผ่น เป็นต้น และวิธีการไหลของตัวกลางในอุปกรณ์ ซึ่งทั้งหมดนี้จะส่งผลต่อประสิทธิภาพที่แท้จริงของการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อน