Làm thế nào để cải thiện hiệu suất truyền nhiệt của các bộ trao đổi nhiệt?

Nguyên lý làm việc của bộ trao đổi nhiệt: Môi trường chất lỏng chảy qua các khe lượn sóng bên trong bộ trao đổi nhiệt với tốc độ dòng chảy rất thấp, tạo ra dòng chảy rối, nhờ đó đạt được hệ số truyền nhiệt tương đối cao. Chúng ta có thể kết luận rằng hiệu suất truyền nhiệt có liên quan chặt chẽ đến hình dạng và cấu trúc của các tấm tôn trong bộ trao đổi nhiệt và trạng thái dòng chảy của chất lỏng. Những phương pháp cụ thể nào có thể được sử dụng để cải thiện hiệu suất truyền nhiệt của bộ trao đổi nhiệt?

Tấm là lõi truyền nhiệt của tấmtrao đổi nhiệt. Thiết kế kênh dẫn nhiệt và dòng chảy của nó trực tiếp xác định khả năng truyền nhiệt cơ bản và trước tiên phải được tối ưu hóa từ nguồn.

1.Chọn vật liệu có tính dẫn nhiệt cao làm tấm

Chúng ta có thể chọn thép không gỉ 304, thép không gỉ 316L, hợp kim đồng và hợp kim titan làm tấm. Thép không gỉ có tính dẫn nhiệt tốt và giá thành tương đối hợp lý. Nó có độ bền cao, hiệu suất dập tốt và không dễ bị oxy hóa trong môi trường khắc nghiệt.

2. Kết hợp cấu trúc tôn hiệu quả

Thiết kế gấp nếp của tấm xác định hình dạng kênh dòng chảy và ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ nhiễu loạn chất lỏng (sự xáo trộn càng mạnh, lớp ranh giới càng mỏng và hệ số truyền nhiệt đối lưu càng cao). Loại nếp gấp phải được chọn theo yêu cầu về độ nhớt và truyền nhiệt của chất lỏng:

3. Thiết kế hợp lý về số lượng tấm và kết hợp kênh dòng chảy

Số lượng tấm xác định tổng diện tích truyền nhiệt (A) và sự kết hợp kênh dòng chảy (một-lượt/nhiều-) ảnh hưởng đến tốc độ dòng chất lỏng. Cần phải khớp chính xác theo "tải truyền nhiệt":Tính số tấm: Theo công thức Q=K×A×ΔTₘ (Q là tải trao đổi nhiệt, ΔTₘ là chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit), sau khi xác định giá trị K và ΔTₘ, hãy tính ngược lại diện tích truyền nhiệt tối thiểu cần thiết. Sau đó, dựa trên diện tích hiệu quả của một tấm đơn (ví dụ: diện tích tấm thường được sử dụng là 0,1-0,5㎡), hãy tính số lượng tấm. Nên dành mức chênh lệch 10% -15% để đối phó với những biến động phụ tải ngắn hạn.

Tối ưu hóa kết hợp kênh dòng chảy: Tăng hoặc giảm số lượng đường dẫn dòng chảy để tăng tốc độ dòng chảy đến phạm vi hỗn loạn (Re > 300 được khuyến nghị trong đường dẫn dòng chảy dạng tấm). Nếu tốc độ dòng chảy quá thấp (ví dụ: Re=150 trong một đường dẫn dòng chảy đơn, dòng chảy tầng), hãy thay đổi thành "đường dẫn hai{3}}dòng chảy" (chất lỏng chảy qua lại trong tấm, tăng gấp đôi đường dẫn và tốc độ dòng chảy, đồng thời tăng Re lên 300, do đó đi vào dòng chảy rối).

4. Giảm độ dày của các tấm trong bộ trao đổi nhiệt

Độ dẫn nhiệt bị ảnh hưởng rất nhiều bởi độ dày của tấm. Các thí nghiệm nghiên cứu đã chỉ ra rằng trong một bộ trao đổi nhiệt dạng tấm đối xứng, cứ giảm 0,1mm độ dày tấm có thể tăng tổng hệ thống truyền nhiệt thêm 600W, trong khi ở một thiết bị không đối xứng, nó có thể tăng thêm 500W. Do đó, với tiền đề đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất cơ học của bộ trao đổi nhiệt, độ dày tấm được thiết kế càng mỏng thì độ dẫn nhiệt càng lớn.

5.Hình dạng của phần tôn

Mặc dù sự phân bố ứng suất trong quá trình nén tương đối đồng đều khi mặt cắt ngang sóng-có hình tam giác, nhưng hệ số truyền nhiệt của tấm xương cá, tương đối khó xử lý, lại cao hơn. Ngoài ra, góc thiết kế dạng sóng càng lớn thì vận tốc dòng chảy của môi trường trong kênh dòng giữa các nhánh tấm càng cao nên hệ số truyền nhiệt sẽ lớn hơn.

6. Làm sạch cân trên đĩa kịp thời

Khi tỷ lệ trên tấm lớn hơn 1mm, hiệu suất truyền nhiệt tổng thể của thiết bị sẽ giảm 10%. Vì vậy, cần bổ sung thêm thiết bị lọc ở đầu vào và bộ trao đổi nhiệt cần được vệ sinh thường xuyên. Chỉ bằng cách này, độ dày của vảy trên tấm mới có thể giảm xuống và hiệu suất trao đổi nhiệt được ổn định ở trạng thái tương đối.