Kuidas parandada soojusvahetite soojusülekande efektiivsust?

Soojusvaheti tööpõhimõte: Vedelaine voolab läbi soojusvaheti laineliste pilude väga väikese voolukiirusega, tekitades turbulentse voolu, saavutades seeläbi suhteliselt kõrge soojusülekandeteguri. Võime järeldada, et soojusülekande efektiivsus on tihedalt seotud soojusvahetis olevate gofreeritud plaatide kuju ja struktuuriga ning vedeliku voolu olekuga. Milliseid konkreetseid meetodeid saab kasutada soojusvaheti soojusülekande efektiivsuse parandamiseks?

Plaat on plaadi soojusülekande südamiksoojusvaheti. Selle soojusjuhtivus ja voolukanali konstruktsioon määravad otseselt põhisoojuse ülekandevõime ning seda tuleb kõigepealt allikast lähtudes optimeerida.

1.Valige plaatideks kõrge soojusjuhtivusega materjalid

Plaatidena saame valida 304 roostevaba terase, 316L roostevaba terase, vasesulami ja titaanisulami. Roostevaba teras on hea soojusjuhtivusega ja suhteliselt mõistliku hinnaga. Sellel on kõrge tugevus, hea stantsimisvõime ja see ei oksüdeeru karmides keskkondades kergesti.

2.Matching tõhus plaat gofreeritud struktuur

Plaadi laineline disain määrab voolukanali kuju ja mõjutab otseselt vedeliku häiringu intensiivsust (mida tugevam on häire, seda õhem on piirkiht ja seda kõrgem on konvektiivne soojusülekandetegur). Lainetuse tüüp tuleks valida vastavalt vedeliku viskoossuse ja soojusülekande nõuetele:

3. Plaadikoguse ja voolukanali kombinatsiooni mõistlik disain

Plaatide arv määrab soojusülekande kogupindala (A) ja voolukanalite kombinatsioon (üks-käik/mitu-käik) mõjutab vedeliku voolukiirust. Vajalik on see täpselt sobitada vastavalt "soojusülekande koormusele":Plaatide arvu arvutamine: Valemi Q=K×A×ΔTₘ (Q on soojusvahetuskoormus, ΔTₘ on logaritmiline keskmine temperatuuride erinevus) järgi, pärast K väärtuse ja ΔTₘ määramist arvutage vastupidiselt minimaalne soojusülekande pindala. Seejärel arvutage plaatide arv ühe plaadi efektiivse pindala põhjal (nt tavaliselt kasutatav plaadi pindala on 0,1-0,5 ㎡). Lühiajaliste koormuse kõikumiste toimetulekuks on soovitatav varuda 10%-15% marginaali.

Voolukanalite kombinatsiooni optimeerimine: suurendage või vähendage vooluteede arvu, et suurendada voolukiirust turbulentse vahemikuni (plaadi vooluteel on soovitatav Re > 300). Kui voolukiirus on liiga väike (näiteks Re=150 ühel vooluteel, laminaarne vool), muutke "kaks-vooluteeks" (vedelik voolab plaadis edasi-tagasi, kahekordistades teed ja voolukiirust ning suurendades Re väärtuseni 300, sisenedes seega turbulentsesse voolu).

4.Vähendage plaatide paksust soojusvaheti üksus

Soojusjuhtivust mõjutab suuresti plaadi enda paksus. Uurimiskatsed on näidanud, et sümmeetrilises plaatsoojusvahetis võib iga 0,1 mm plaadi paksuse vähenemine suurendada üldist soojusülekandesüsteemi 600 W võrra, samas kui asümmeetrilises seadmes võib see suureneda 500 W võrra. Seetõttu on soojusvaheti mehaaniliste toimivusnõuete täitmise eeldusel, et mida õhem on plaadi paksus, seda suurem on soojusjuhtivus.

5. Lainepapi kuju

Kuigi pingejaotus kokkusurumise ajal on kolmnurkse lainelise ristlõike korral suhteliselt ühtlane, on kalasabaplaadi soojusülekandetegur, mida on suhteliselt raske töödelda, kõrgem. Lisaks, mida suurem on gofreeritud konstruktsiooni nurk, seda suurem on keskkonna voolukiirus plaadiharude vahelises voolukanalis, seega on soojusülekandetegur suurem.

6.Puhasta õigeaegselt taldrikul olev kaal

Kui plaadi skaala on suurem kui 1 mm, väheneb seadmete üldine soojusülekande efektiivsus 10%. Seetõttu tuleks sisselaskeavasse lisada filtreerimisseadmed ja soojusvahetit regulaarselt puhastada. Ainult nii saab vähendada plaadil oleva katlakivi paksust ja stabiliseerida soojusvahetuse efektiivsust suhteliselt tasasel olekul.