Как да подобрим ефективността на топлообмен на топлообменните модули?

Принципът на работа на топлообменника: Течната среда протича през гофрираните междини в топлообменника с много ниска скорост на потока, създавайки турбулентен поток, като по този начин се постига относително висок коефициент на топлопреминаване. Можем да заключим, че ефективността на пренос на топлина е тясно свързана с формата и структурата на гофрираните плочи в топлообменника и състоянието на потока на флуида. Какви специфични методи могат да се използват за подобряване на ефективността на топлопреминаване на топлообменника?

Плочата е топлопреносната сърцевина на плочататоплообменник. Неговата топлопроводимост и дизайн на канала на потока директно определят основния капацитет за пренос на топлина и първо трябва да бъдат оптимизирани от източника.

1. Изберете материали с висока топлопроводимост като плочи

Можем да изберем 304 неръждаема стомана, 316L неръждаема стомана, медна сплав и титанова сплав като плочи. Неръждаемата стомана има добра топлопроводимост и относително разумна цена. Има висока якост, добра ефективност при щамповане и не се окислява лесно в тежки среди.

2. Подходяща ефективна гофрирана структура

Конструкцията на гофриране на плочата определя формата на канала за потока и влияе пряко върху интензивността на смущението на течността (колкото по-силно е смущението, толкова по-тънък е граничният слой и толкова по-висок е коефициентът на конвективен топлопренос). Типът гофриране трябва да бъде избран според вискозитета на флуида и изискванията за топлопредаване:

3. Разумен дизайн на количеството на плочите и комбинацията от канали за поток

Броят на плочите определя общата топлообменна площ (A), а комбинацията от канали за потока (едно-преминаване/много-преминаване) влияе върху скоростта на потока на течността. Необходимо е точно да се съпостави според „топлообменното натоварване“: Изчисляване на броя на плочите: Съгласно формулата Q=K×A×ΔTₘ (Q е топлообменното натоварване, ΔTₘ е логаритмичната средна температурна разлика), след определяне на стойността на K и ΔTₘ, изчислете обратно изискваната минимална топлопреносна площ. След това, въз основа на ефективната площ на една плоча (напр. често използваната площ на плочата е 0,1-0,5㎡), изчислете броя на плочите. Препоръчително е да запазите 10%-15% марж, за да се справите с краткосрочните колебания на натоварването.

Оптимизиране на комбинацията от канали на потока: Увеличете или намалете броя на пътищата на потока, за да увеличите скоростта на потока до турбулентния диапазон (Re > 300 се препоръчва в пътя на потока на пластината). Ако скоростта на потока е твърде ниска (например Re=150 в единична пътека на потока, ламинарен поток), променете на "дву-пътека на потока" (флуидът тече напред-назад в плочата, удвоявайки пътя и скоростта на потока и увеличавайки Re до 300, като по този начин влиза в турбулентен поток).

4.Намалете дебелината на плочите в топлообменен блок

Топлинната проводимост е силно повлияна от дебелината на самата плоча. Изследователските експерименти показват, че в симетричен пластинчат топлообменник всяко намаление с 0,1 mm в дебелината на плочата може да увеличи общата система за пренос на топлина с 600 W, докато в асиметрично устройство тя може да се увеличи с 500 W. Следователно, при предпоставката за изпълнение на изискванията за механични характеристики на топлообменника, колкото по-тънка е дебелината на плочата, толкова по-голяма е топлопроводимостта.

5. Форма на велпапето

Въпреки че разпределението на напрежението по време на компресия е относително равномерно, когато гофрираното напречно-сечение е триъгълно, коефициентът на топлопреминаване на плочата тип рибена кост, която е относително трудна за обработка, е по-висок. В допълнение, колкото по-голям е ъгълът на гофрираната конструкция, толкова по-висока е скоростта на потока на средата в канала на потока между клоните на плочата, така че коефициентът на топлопреминаване ще бъде по-голям.

6. Почистете навреме котления камък върху чинията

Когато мащабът на плочата е по-голям от 1 мм, общата ефективност на топлопренос на оборудването ще бъде намалена с 10%. Следователно на входа трябва да се добави филтриращо оборудване и топлообменникът трябва да се почиства редовно. Само по този начин може да се намали дебелината на скалата върху плочата и ефективността на топлообмена да се стабилизира на относително ниво.