Isı eşanjör ünitelerinin ısı transfer verimliliği nasıl artırılır?

Isı değiştiricinin çalışma prensibi: Akışkan ortam, ısı değiştirici içindeki oluklu boşluklardan çok düşük bir akış hızıyla akarak türbülanslı bir akış oluşturur ve bu sayede nispeten yüksek bir ısı transfer katsayısı elde edilir. Isı transfer verimliliğinin, ısı değiştirici içindeki oluklu plakaların şekli ve yapısı ve akışkanın akış durumu ile yakından ilişkili olduğu sonucuna varabiliriz. Bir ısı değiştiricinin ısı transfer verimliliğini artırmak için hangi spesifik yöntemler kullanılabilir?

Plaka, plakanın ısı transfer çekirdeğidirısı değiştirici. Termal iletkenliği ve akış kanalı tasarımı, temel ısı transfer kapasitesini doğrudan belirler ve ilk önce kaynaktan optimize edilmesi gerekir.

1. Plaka olarak ısıl iletkenliği yüksek malzemeleri seçin

Plaka olarak 304 paslanmaz çelik, 316L paslanmaz çelik, bakır alaşımı ve titanyum alaşımını seçebiliyoruz. Paslanmaz çelik iyi bir ısı iletkenliğine ve nispeten makul bir fiyata sahiptir. Yüksek mukavemete, iyi damgalama performansına sahiptir ve zorlu ortamlarda kolayca oksitlenmez.

2. Verimli plaka oluklu yapıyı eşleştirme

Plakanın oluklu tasarımı, akış kanalı şeklini belirler ve sıvı rahatsızlığının yoğunluğunu doğrudan etkiler (bozulma ne kadar güçlü olursa, sınır tabakası o kadar ince ve konvektif ısı transfer katsayısı o kadar yüksek olur). Oluk tipi, sıvının viskozitesi ve ısı transferi gereksinimlerine göre seçilmelidir:

3. Plaka miktarı ve akış kanalı kombinasyonunun makul tasarımı

Plaka sayısı toplam ısı transfer alanını (A) belirler ve akış kanalı kombinasyonu (tek-geçişli/çoklu-geçişli) sıvı akış hızını etkiler. "Isı transfer yüküne" göre doğru bir şekilde eşleştirmek gerekir: Plaka sayısının hesaplanması: Q=K×A×ΔTₘ formülüne göre (Q, ısı değişim yüküdür, ΔTₘ logaritmik ortalama sıcaklık farkıdır), K değerini ve ΔTₘ'yi belirledikten sonra, gerekli minimum ısı transfer alanını ters olarak hesaplayın. Daha sonra, tek bir plakanın etkin alanına göre (örneğin, yaygın olarak kullanılan plaka alanı 0,1-0,5㎡'dir), plaka sayısını hesaplayın. Kısa vadeli yük dalgalanmalarıyla başa çıkabilmek için %10-%15 marj ayrılması tavsiye edilir.

Akış kanalı kombinasyonu optimizasyonu: Akış hızını türbülanslı aralığa çıkarmak için akış yolu sayısını artırın veya azaltın (plaka akış yolunda Re > 300 önerilir). Akış hızı çok düşükse (örneğin, tek akış yolunda, laminer akışta Re=150), "iki- akış yoluna" geçin (sıvı plakada ileri geri akar, yolu ve akış hızını iki katına çıkarır ve Re'yi 300'e çıkarır, böylece türbülanslı akışa girer).

4. Plakaların kalınlığını azaltın ısı eşanjör ünitesi

Isı iletkenliği plakanın kalınlığından büyük ölçüde etkilenir. Araştırma deneyleri, simetrik bir plakalı ısı eşanjöründe plaka kalınlığındaki her 0,1 mm'lik azalmanın genel ısı transfer sistemini 600 W artırabildiğini, asimetrik bir cihazda ise 500 W artırabildiğini göstermiştir. Bu nedenle, ısı eşanjörünün mekanik performans gereksinimlerini karşılama öncülü altında, plaka kalınlığı ne kadar ince tasarlanırsa, ısı iletkenliği de o kadar yüksek olur.

5. Oluklu bölümün şekli

Oluklu kesit üçgen olduğunda sıkıştırma sırasındaki gerilim dağılımı nispeten tekdüze olsa da, işlenmesi nispeten zor olan balık sırtı plakanın ısı transfer katsayısı daha yüksektir. Ayrıca oluklu tasarımın açısı ne kadar büyük olursa, plaka dalları arasındaki akış kanalındaki ortamın akış hızı da o kadar yüksek olur, dolayısıyla ısı transfer katsayısı da o kadar büyük olur.

6. Plaka üzerindeki ölçeği zamanında temizleyin

Plaka üzerindeki ölçek 1 mm'den büyük olduğunda ekipmanın genel ısı transfer verimliliği %10 azalacaktır. Bu nedenle girişe filtre ekipmanı eklenmeli ve eşanjör düzenli olarak temizlenmelidir. Ancak bu şekilde plaka üzerindeki tabakanın kalınlığı azaltılabilir ve ısı değişim verimliliği nispeten düz bir durumda stabilize edilebilir.