จะปรับปรุงประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนของหน่วยแลกเปลี่ยนความร้อนได้อย่างไร?

หลักการทำงานของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน: ตัวกลางของของไหลไหลผ่านช่องว่างลูกฟูกภายในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่อัตราการไหลที่ต่ำมาก ทำให้เกิดการไหลเชี่ยว ดังนั้นจึงได้ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่ค่อนข้างสูง เราสามารถสรุปได้ว่าประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับรูปร่างและโครงสร้างของแผ่นลูกฟูกภายในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนและสถานะการไหลของของไหล วิธีการเฉพาะใดบ้างที่สามารถใช้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนได้

แผ่นคือแกนถ่ายเทความร้อนของแผ่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน- การออกแบบการนำความร้อนและช่องทางการไหลจะกำหนดความสามารถในการถ่ายเทความร้อนพื้นฐานโดยตรง และต้องได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสมจากแหล่งกำเนิดก่อน

1.เลือกวัสดุที่มีค่าการนำความร้อนสูงเป็นแผ่น

เราสามารถเลือกสแตนเลส 304 สแตนเลส 316L โลหะผสมทองแดงและโลหะผสมไทเทเนียมเป็นแผ่นได้ สแตนเลสมีค่าการนำความร้อนที่ดีและมีราคาค่อนข้างสมเหตุสมผล มีความแข็งแรงสูง ประสิทธิภาพการปั๊มดี และไม่ออกซิไดซ์ได้ง่ายในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

2. จับคู่โครงสร้างลูกฟูกแผ่นที่มีประสิทธิภาพ

การออกแบบลอนของเพลตจะกำหนดรูปร่างของช่องการไหลและส่งผลโดยตรงต่อความเข้มของการรบกวนของของเหลว (ยิ่งการรบกวนรุนแรงขึ้น ชั้นขอบเขตก็จะบางลง และค่าสัมประสิทธิ์การพาความร้อนของการพาความร้อนก็จะยิ่งสูงขึ้น) ควรเลือกประเภทลอนตามความหนืดของของเหลวและข้อกำหนดการถ่ายเทความร้อน:

3. การออกแบบที่เหมาะสมของปริมาณแผ่นและการรวมกันของช่องการไหล

จำนวนเพลตจะกำหนดพื้นที่การถ่ายเทความร้อนทั้งหมด (A) และการรวมกันของช่องการไหล (ทางเดียว/หลาย- ทาง) จะส่งผลต่ออัตราการไหลของของไหล จำเป็นต้องจับคู่ให้ถูกต้องตาม "ภาระการถ่ายเทความร้อน":การคำนวณจำนวนเพลต: ตามสูตร Q=K×A×ΔTₘ (Q คือโหลดการแลกเปลี่ยนความร้อน ΔTₘ คือความแตกต่างของอุณหภูมิเฉลี่ยลอการิทึม) หลังจากกำหนดค่า K และ ΔTₘ แล้ว ให้คำนวณพื้นที่การถ่ายเทความร้อนขั้นต่ำที่ต้องการแบบย้อนกลับ จากนั้น ตามพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพของจานเดียว (เช่น พื้นที่จานที่ใช้กันทั่วไปคือ 0.1-0.5 ตารางเมตร) ให้คำนวณจำนวนจาน ขอแนะนำให้จองส่วนต่าง 10%-15% เพื่อรับมือกับความผันผวนของภาระในระยะสั้น

การเพิ่มประสิทธิภาพการรวมช่องการไหล: เพิ่มหรือลดจำนวนเส้นทางการไหลเพื่อเพิ่มความเร็วการไหลให้อยู่ในช่วงปั่นป่วน (แนะนำให้ใช้ Re > 300 ในเส้นทางการไหลของเพลต) หากความเร็วการไหลต่ำเกินไป (เช่น Re=150 ในเส้นทางการไหลเดี่ยว การไหลแบบราบเรียบ) ให้เปลี่ยนเป็น "เส้นทางการไหลสอง-" (ของไหลไหลกลับไปกลับมาในจาน ทำให้เส้นทางและความเร็วการไหลเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า และเพิ่ม Re เป็น 300 ซึ่งจะเข้าสู่การไหลแบบปั่นป่วน)

4.ลดความหนาของแผ่นใน หน่วยแลกเปลี่ยนความร้อน

ความหนาของแผ่นนั้นได้รับผลกระทบอย่างมากจากการนำความร้อน การทดลองวิจัยแสดงให้เห็นว่าในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นสมมาตร ความหนาของแผ่นที่ลดลงทุกๆ 0.1 มม. สามารถเพิ่มระบบการถ่ายเทความร้อนโดยรวมได้ 600W ในขณะที่ในอุปกรณ์ที่ไม่สมมาตรนั้นสามารถเพิ่มได้ 500W ดังนั้นภายใต้สมมติฐานของการตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพเชิงกลของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ยิ่งความหนาของแผ่นถูกออกแบบให้บางลง การนำความร้อนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

5.รูปทรงของส่วนกระดาษลูกฟูก

แม้ว่าการกระจายความเค้นระหว่างการบีบอัดจะค่อนข้างสม่ำเสมอเมื่อหน้าตัดของลอน-เป็นรูปสามเหลี่ยม แต่ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนของแผ่นก้างปลาซึ่งค่อนข้างยากต่อการประมวลผลจะสูงกว่า นอกจากนี้ ยิ่งมุมของการออกแบบลูกฟูกมีขนาดใหญ่เท่าใด ความเร็วการไหลของตัวกลางในช่องการไหลระหว่างกิ่งก้านของแผ่นก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ดังนั้นค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนก็จะยิ่งมากขึ้น

6.ทำความสะอาดสเกลบนจานให้ทันเวลา

เมื่อสเกลบนเพลตมากกว่า 1 มม. ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนโดยรวมของอุปกรณ์จะลดลง 10% ดังนั้นควรเพิ่มอุปกรณ์กรองที่ทางเข้าและควรทำความสะอาดตัวแลกเปลี่ยนความร้อนอย่างสม่ำเสมอ ด้วยวิธีนี้เท่านั้นจึงจะสามารถลดความหนาของสเกลบนเพลตได้ และประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนจะเสถียรที่สถานะที่ค่อนข้างระดับ