Jak tepelný výměník dosahuje konvekčního přenosu tepla?
Deskové výměníky tepla využívají k výměně tepla hlavně konvekci mezi dvěma studenými a horkými médii a výměna kapaliny-kapaliny je jednou z běžně používaných metod výměníků tepla.
Konvekční přenos tepla je jedním z nejběžnějších a základních způsobů přenosu tepla. Během procesu přenosu tepla je kapalné médium vždy v kontaktu se stěnou výměníku tepla. Proto je přenos tepla dosahován kontinuálním protiproudým prouděním kapalin. Teplo se pak vyměňuje prostřednictvím teplotního rozdílu mezivýměníku teplastěny a tekutin. To je to, o čem dnes mluvíme: přenos tepla konvekcí.
Deskové výměníky tepla dosahují účinné konvekční výměny tepla mezi dvěma tekutinami s různými teplotami (obvykle studená tekutina a horká tekutina) v izolovaném stavu prostřednictvím speciální konstrukce deskové struktury, nuceného vedení tekutiny a účinné cesty přenosu tepla. Jeho základní princip lze rozdělit na tři klíčové články: konstrukční návrh → proudění tekutiny → přenos tepla. Konkrétní postup implementace je následující:
Schopnost přenosu tepla deskového výměníku závisí především na speciální konstrukci teplosměnných desek. Tyto struktury přímo určují průběh proudění a oblast přenosu tepla tekutiny a jsou základem přenosu tepla konvekcí:
Podstatou konvekčního přenosu tepla je kombinace „makro-proudění tekutiny + molekulárního mikro-přenosu tepla“. Deskové výměníky tepla využívají externí napájení (čerpadla, ventilátory) k vynucení toku tekutiny, čímž řídí proces přenosu tepla ve dvou krocích:
Studená a horká kapalina, poháněná externími čerpadly, vstupují do svých nezávislých průtokových kanálů:
Studená tekutina vstupuje do další sady průtokových kanálů ze „vstupu studené tekutiny“, rovněž proudí v turbulentním vzoru a vyměňuje si teplo s deskami.
Kvůli extrémně malým mezerám mezi průtokovými kanály (typicky 2-5 mm) je tekutina během proudění "stlačena", což dále zvyšuje turbulentní proudění a zabraňuje lokalizované stagnaci tekutiny, která by mohla snížit účinnost přenosu tepla.
Architektonický design a plánování cepteur sint occaecat cupidatat proident, zmocnil se celé mé duše, jako tato sladká jarní rána, která si užívám celým svým...Architektonický design a plánování cepteur sint occaecat cupidatat proident, zmocněn celou mou duší, jako tato sladká jarní rána, která si užívám s celým svým Lorem amenting, consedtur dolor sitecdi eiusmod tempor incididunt labore et dolore magna aliqua. to enim ad minim veniam.
Jádrem konvekčního přenosu tepla je „přenos tepla z horké tekutiny do studené tekutiny“. Deska funguje jako izolační a teplonosné médium a hraje klíčovou roli při přenosu tepla. Dokončuje se ve třech krocích:
Za prvé: Tepelná kapalina → Deska (konvekční přenos tepla)
Když horká tekutina turbulentně proudí, vysokoteplotní molekuly se prudce srazí s povrchem desky a přenášejí teplo na desku „konvekcí“ (v tomto okamžiku se zvyšuje teplota té strany desky, která je nejblíže horké tekutině).
Podruhé: uvnitř desky (vedení tepla)
Desky jsou vyrobeny z kovu (s vysokou tepelnou vodivostí, jako je nerezová ocel (asi 16W/(m・K) a slitina titanu (asi 17W/(m・K))). Teplo se v rámci desek rychle přenáší ze strany s vysokou-teplotou (strana horké tekutiny) na stranu s nízkou teplotou (strana studené tekutiny) prostřednictvím „molekulárního pohybu“.
Potřetí: Deska → Studená tekutina (konvekční přenos tepla):
Nízkoteplotní strana desky se dostává do kontaktu se studenou tekutinou a srážkou molekul studené tekutiny v turbulentním proudění se teplo opět přenáší do studené tekutiny „konvekcí“ (v této době se teplota studené tekutiny zvyšuje a teplota horké tekutiny klesá).
Kromě základních principů jsou následující konstrukční detaily deskyvýměníku teplataké poskytují záruky pro přenos tepla konvekcí: Odnímatelná struktura: udržuje čistotu.
Typicky, protože se dvě použitá média liší, je také odlišná jejich dynamika proudění v zařízení, což může vést k významným rozdílům v přenosu tepla konvekcí. Přenos tepla konvekcí se obecně dělí na dvě situace. Jedním z nich je přirozený přenos tepla konvekcí, což je přenos tepla prouděním generovaný různými teplotami a hustotami dvou médií stěnou. Druhým je přenos tepla nucenou konvekcí, což je přenos tepla prouděním generovaný vnějšími nucenými silami (jako jsou čerpadla, ventilátory a další zařízení). V případě nucené konvekce bude průtok samotné kapaliny vyšší než průtok v přirozeném stavu a také účinnost přenosu tepla konvekcí bude vysoká. Například součinitel prostupu tepla vzduchu při přirozeném proudění je pouze 5~25W/(m2. stupeň ), ale při nuceném proudění se součinitel prostupu tepla vzduchu zvyšuje na 10~100W(m2. stupeň ).
Existuje mnoho faktorů, které ovlivňují účinnost přenosu tepla média, jako jsou fyzikální vlastnosti samotného tekutého média: hustota, měrná tepelná kapacita, tepelná vodivost atd., stejně jako samotná konstrukce teplosměnného zařízení: velikost teplosměnné desky, tvar desky atd., a způsob proudění média v zařízení, to vše ovlivní skutečnou účinnost konvekčního přenosu tepla.