Jak zlepšit účinnost přenosu tepla výměníkových jednotek?

Princip činnosti tepelného výměníku: Kapalné médium proudí vlnitými mezerami uvnitř tepelného výměníku při velmi nízkém průtoku a vytváří turbulentní proudění, čímž se dosahuje relativně vysokého koeficientu přestupu tepla. Můžeme dojít k závěru, že účinnost přenosu tepla úzce souvisí s tvarem a strukturou vlnitých desek ve výměníku tepla a stavem proudění tekutiny. Jaké konkrétní metody lze použít ke zlepšení účinnosti přenosu tepla výměníkem tepla?

Deska je teplosměnným jádrem deskyvýměníku tepla. Jeho tepelná vodivost a konstrukce průtokového kanálu přímo určují základní kapacitu přenosu tepla a musí být nejprve optimalizovány ze zdroje.

1.Vyberte materiály s vysokou tepelnou vodivostí jako desky

Jako desky můžeme zvolit nerezovou ocel 304, nerezovou ocel 316L, slitinu mědi a slitinu titanu. Nerezová ocel má dobrou tepelnou vodivost a relativně přijatelnou cenu. Má vysokou pevnost, dobrý lisovací výkon a v drsném prostředí se snadno oxiduje.

2. Odpovídající efektivní deskové vlnité struktury

Zvlnění desky určuje tvar průtokového kanálu a přímo ovlivňuje intenzitu narušení tekutiny (čím silnější je narušení, tím tenčí je mezní vrstva a tím vyšší je koeficient prostupu tepla konvekcí). Typ zvlnění by měl být zvolen podle viskozity kapaliny a požadavků na přenos tepla:

3. Rozumný návrh kombinace množství desek a průtokového kanálu

Počet desek určuje celkovou plochu pro přenos tepla (A) a kombinace průtokových kanálů (jeden-průchod/více{1}}průchodů) ovlivňuje průtok tekutiny. Je nutné ji přesně sladit podle "zatížení přestupem tepla":Výpočet počtu desek: Podle vzorce Q=K×A×ΔTₘ (Q je teplosměnné zatížení, ΔTₘ je logaritmický střední teplotní rozdíl), po určení hodnoty K a ΔTₘ obráceně vypočítejte požadovanou minimální teplosměnnou plochu. Poté na základě efektivní plochy jednoho talíře (např. běžně používaná plocha talíře je 0,1-0,5㎡) vypočítejte počet talířů. Pro zvládnutí krátkodobých výkyvů zatížení se doporučuje vyhradit si 10%-15% rezervu.

Optimalizace kombinace průtokových kanálů: Zvyšte nebo snižte počet průtokových cest pro zvýšení průtokové rychlosti do turbulentního rozsahu (Re > 300 se doporučuje v destičkové průtokové dráze). Pokud je rychlost proudění příliš nízká (například Re=150 v jedné dráze proudění, laminární proudění), změňte na „dvou-cestu proudění“ (tekutina proudí v desce tam a zpět, zdvojnásobuje dráhu a rychlost proudění a zvyšuje Re na 300, čímž vstupuje do turbulentního proudění).

4. Snižte tloušťku plátů v jednotka výměníku tepla

Tepelnou vodivost velmi ovlivňuje tloušťka samotné desky. Výzkumné experimenty ukázaly, že v symetrickém deskovém výměníku tepla může každé snížení tloušťky desky o 0,1 mm zvýšit celkový systém přenosu tepla o 600 W, zatímco v asymetrickém zařízení se může zvýšit o 500 W. Proto za předpokladu splnění požadavků na mechanickou výkonnost výměníku tepla platí, že čím tenčí tloušťka desky je navržena, tím větší je tepelná vodivost.

5.Tvar vlnité části

Ačkoli je rozložení napětí během stlačování relativně rovnoměrné, když je zvlněný průřez-trojúhelníkový, součinitel přenosu tepla desky rybí kosti, kterou lze poměrně obtížně zpracovat, je vyšší. Navíc, čím větší je úhel vlnitého provedení, tím vyšší je rychlost proudění média v průtokovém kanálu mezi deskovými větvemi, takže součinitel prostupu tepla bude větší.

6.Včas vyčistěte vodní kámen na talíři

Když je měřítko na desce větší než 1 mm, celková účinnost přenosu tepla zařízení se sníží o 10 %. Proto by mělo být na vstupu přidáno filtrační zařízení a výměník tepla by měl být pravidelně čištěn. Jen tak lze zmenšit tloušťku okují na desce a ustálit účinnost výměny tepla na relativně rovném stavu.