Làm thế nào một bộ trao đổi nhiệt đạt được sự truyền nhiệt đối lưu?
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm chủ yếu sử dụng sự đối lưu giữa hai môi trường nóng và lạnh để đạt được sự trao đổi nhiệt và trao đổi chất lỏng-lỏng là một trong những phương pháp trao đổi nhiệt thường được sử dụng.
Truyền nhiệt đối lưu là một trong những phương pháp truyền nhiệt cơ bản và phổ biến nhất. Trong quá trình truyền nhiệt, môi trường lỏng luôn tiếp xúc với thành trao đổi nhiệt. Do đó, sự truyền nhiệt đạt được nhờ dòng chất lỏng ngược dòng liên tục. Nhiệt sau đó được trao đổi thông qua sự chênh lệch nhiệt độ giữatrao đổi nhiệttường và chất lỏng. Đây là những gì chúng ta đang nói đến ngày hôm nay: truyền nhiệt đối lưu.
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm đạt được sự trao đổi nhiệt đối lưu hiệu quả giữa hai chất lỏng có nhiệt độ khác nhau (thường là chất lỏng lạnh và chất lỏng nóng) ở trạng thái biệt lập thông qua thiết kế cấu trúc tấm đặc biệt, dẫn chất lỏng cưỡng bức và đường truyền nhiệt hiệu quả. Nguyên tắc cốt lõi của nó có thể được chia thành ba liên kết chính: thiết kế cấu trúc → dòng chất lỏng → truyền nhiệt. Quy trình thực hiện cụ thể như sau:
Khả năng truyền nhiệt của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm phụ thuộc chủ yếu vào thiết kế đặc biệt của tấm trao đổi nhiệt. Những cấu trúc này trực tiếp xác định mô hình dòng chảy và diện tích truyền nhiệt của chất lỏng và là cơ sở của quá trình truyền nhiệt đối lưu:
Bản chất của truyền nhiệt đối lưu là sự kết hợp giữa "truyền nhiệt-lỏng vĩ mô + truyền nhiệt-vi phân tử”. Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm sử dụng nguồn điện bên ngoài (máy bơm, quạt) để ép dòng chất lỏng, thúc đẩy quá trình truyền nhiệt theo hai bước:
Được điều khiển bởi máy bơm bên ngoài, chất lỏng nóng và lạnh đi vào các kênh dòng chảy độc lập tương ứng của chúng:
Chất lỏng lạnh đi vào một tập hợp các kênh dòng chảy khác từ "đầu vào chất lỏng lạnh", cũng chảy theo kiểu hỗn loạn, trao đổi nhiệt với các tấm.
Do khoảng cách cực kỳ nhỏ giữa các kênh dòng chảy (thường là 2-5 mm), chất lỏng bị "ép" trong quá trình chảy, tăng cường hơn nữa dòng chảy rối và ngăn chặn sự ứ đọng chất lỏng cục bộ có thể làm giảm hiệu suất truyền nhiệt.
Thiết kế kiến trúc & quy hoạch cepteur sint occaecat cupidatat proident, chiếm hữu toàn bộ tâm hồn tôi, như những buổi sáng ngọt ngào của mùa xuân mà tôi tận hưởng trọn vẹn...Thiết kế kiến trúc & quy hoạch cepteur sint occaecat cupidatat proident, chiếm hữu toàn bộ tâm hồn tôi, như những buổi sáng ngọt ngào của mùa xuân mà tôi tận hưởng với toàn bộ Lorem ipsum dolor sit ament, consectetur adipisicing elit,sed do eiusmod sự cố tạm thời và dolore magna aliqua. nó enim ad minim veniam.
Cốt lõi của truyền nhiệt đối lưu là “truyền nhiệt từ chất lỏng nóng sang chất lỏng lạnh”. Tấm đóng vai trò là môi trường cách ly và truyền nhiệt, đóng vai trò chính trong việc truyền nhiệt. Nó được hoàn thành trong ba bước:
Thứ nhất: Chất lỏng truyền nhiệt → Tấm (Truyền nhiệt đối lưu)
Khi chất lỏng nóng chảy hỗn loạn, các phân tử có nhiệt độ-cao va chạm mạnh với bề mặt của tấm, truyền nhiệt sang tấm thông qua "sự đối lưu" (lúc này, nhiệt độ của mặt tấm gần chất lỏng nóng nhất sẽ tăng lên).
Lần thứ hai: bên trong tấm (dẫn nhiệt)
Các tấm được làm bằng kim loại (có độ dẫn nhiệt cao, chẳng hạn như thép không gỉ (khoảng 16W/(m・K) và hợp kim titan (khoảng 17W/(m・K))). Nhiệt được truyền nhanh chóng từ-phía có nhiệt độ cao (phía chất lỏng nóng) đến phía có nhiệt độ-thấp (phía chất lỏng lạnh) trong các tấm thông qua "chuyển động nhiệt phân tử".
Lần 3: Tấm → Chất lỏng lạnh (truyền nhiệt đối lưu):
Phía-nhiệt độ thấp của tấm tiếp xúc với chất lỏng lạnh và thông qua sự va chạm của các phân tử chất lỏng lạnh trong dòng chảy hỗn loạn, nhiệt lại được truyền sang chất lỏng lạnh thông qua "sự đối lưu" (lúc này nhiệt độ của chất lỏng lạnh tăng lên và nhiệt độ của chất lỏng nóng giảm).
Ngoài các nguyên tắc cốt lõi, các chi tiết thiết kế sau đây của tấmtrao đổi nhiệtcũng cung cấp sự đảm bảo cho việc truyền nhiệt đối lưu: Cấu trúc có thể tháo rời: duy trì sự sạch sẽ.
Thông thường, do hai môi trường được sử dụng khác nhau nên động lực dòng chảy của chúng trong thiết bị cũng khác nhau, điều này có thể dẫn đến sự khác biệt đáng kể trong việc truyền nhiệt đối lưu. Truyền nhiệt đối lưu thường được chia thành hai tình huống. Một là truyền nhiệt đối lưu tự nhiên, đó là sự truyền nhiệt dòng được tạo ra bởi nhiệt độ và mật độ khác nhau của hai môi trường xuyên qua tường. Thứ hai là truyền nhiệt đối lưu cưỡng bức, là dòng truyền nhiệt do ngoại lực tạo ra (như máy bơm, quạt và các thiết bị khác). Trong trường hợp đối lưu cưỡng bức, tốc độ dòng chảy của chất lỏng sẽ cao hơn tốc độ dòng chảy ở trạng thái tự nhiên và hiệu quả truyền nhiệt đối lưu cũng cao. Ví dụ, hệ số truyền nhiệt của không khí trong luồng tự nhiên chỉ là 5 ~ 25W/(m2. độ ), nhưng khi thực hiện luồng cưỡng bức, hệ số truyền nhiệt của không khí tăng lên 10 ~ 100W(m2. độ ).
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất truyền nhiệt của môi trường, chẳng hạn như tính chất vật lý của môi trường chất lỏng: mật độ, nhiệt dung riêng, độ dẫn nhiệt, v.v., cũng như thiết kế của chính thiết bị trao đổi nhiệt: kích thước của tấm trao đổi nhiệt, hình dạng của tấm, v.v. và phương pháp dòng chảy của môi trường trong thiết bị, tất cả đều sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả truyền nhiệt đối lưu thực tế.