Как повысить эффективность теплопередачи теплообменных агрегатов?

Принцип работы теплообменника: текучая среда протекает через гофрированные зазоры внутри теплообменника с очень низкой скоростью потока, создавая турбулентный поток, тем самым достигая относительно высокого коэффициента теплопередачи. Можно сделать вывод, что эффективность теплопередачи тесно связана с формой и структурой гофрированных пластин внутри теплообменника и состоянием течения жидкости. Какие конкретные методы можно использовать для повышения эффективности теплопередачи теплообменника?

Пластина является теплообменным сердечником пластины.теплообменник. Его теплопроводность и конструкция проточных каналов напрямую определяют базовую способность теплопередачи и должны быть оптимизированы в первую очередь с самого начала.

1. В качестве пластин выбирайте материалы с высокой теплопроводностью.

В качестве пластин мы можем выбрать нержавеющую сталь 304, нержавеющую сталь 316L, медный сплав и титановый сплав. Нержавеющая сталь имеет хорошую теплопроводность и относительно приемлемую цену. Он обладает высокой прочностью, хорошими характеристиками штамповки и нелегко окисляется в суровых условиях.

2.Соответствие эффективной гофрированной конструкции пластины

Конструкция гофра пластины определяет форму канала потока и напрямую влияет на интенсивность возмущения жидкости (чем сильнее возмущение, тем тоньше пограничный слой и выше коэффициент конвективной теплоотдачи). Тип гофра следует выбирать в зависимости от вязкости жидкости и требований к теплопередаче:

3. Разумная конструкция количества пластин и комбинации каналов потока.

Количество пластин определяет общую площадь теплопередачи (A), а комбинация каналов потока (одно-проходной/многоходовой-проходной) влияет на скорость потока жидкости. Необходимо точно подобрать его по «теплообменной нагрузке»: Расчет количества пластин: По формуле Q=K×A×ΔTₘ (Q – теплообменная нагрузка, ΔTₘ – среднелогарифмическая разность температур), после определения значения К и ΔTₘ, обратно рассчитать необходимую минимальную площадь теплоотдачи. Затем, исходя из эффективной площади одной пластины (например, обычно используемая площадь пластины равна 0,1-0,5㎡), рассчитайте количество пластин. Рекомендуется зарезервировать запас в размере 10–15 %, чтобы справиться с кратковременными колебаниями нагрузки.

Оптимизация комбинации каналов потока: увеличьте или уменьшите количество путей потока, чтобы увеличить скорость потока до турбулентного диапазона (в пластинчатом пути потока рекомендуется Re > 300). Если скорость потока слишком мала (например, Re=150 в одном пути потока, ламинарном потоке), перейдите к «двух-путям потока» (жидкость течет вперед и назад в пластине, удваивая путь и скорость потока и увеличивая Re до 300, таким образом попадая в турбулентный поток).

4.Уменьшите толщину пластин в теплообменник

На теплопроводность сильно влияет толщина самой пластины. Исследовательские эксперименты показали, что в симметричном пластинчатом теплообменнике каждое уменьшение толщины пластины на 0,1 мм может увеличить общую мощность системы теплопередачи на 600 Вт, тогда как в асимметричном устройстве она может увеличиться на 500 Вт. Таким образом, при условии соблюдения требований к механическим характеристикам теплообменника, чем тоньше спроектирована толщина пластины, тем выше теплопроводность.

5. Форма гофрированного сечения.

Хотя распределение напряжений при сжатии относительно равномерное, когда гофрированное поперечное сечение- имеет треугольную форму, коэффициент теплопередачи пластины «елочка», которую относительно трудно обрабатывать, выше. Кроме того, чем больше угол гофрированной конструкции, тем выше скорость потока среды в проточном канале между ветвями пластины, поэтому коэффициент теплопередачи будет больше.

6. Своевременно очищайте накипь на тарелке.

Если накипь на пластине превышает 1 мм, общая эффективность теплопередачи оборудования снизится на 10%. Поэтому на входе необходимо установить фильтрующее оборудование и регулярно чистить теплообменник. Только таким образом можно уменьшить толщину окалины на пластине и стабилизировать эффективность теплообмена на относительно ровном состоянии.