Como melhorar a eficiência da transferência de calor das unidades trocadoras de calor?

O princípio de funcionamento de um trocador de calor: O meio fluido flui através das lacunas onduladas dentro do trocador de calor a uma vazão muito baixa, criando um fluxo turbulento, alcançando assim um coeficiente de transferência de calor relativamente alto. Podemos concluir que a eficiência da transferência de calor está intimamente relacionada à forma e estrutura das placas corrugadas dentro do trocador de calor e ao estado de fluxo do fluido. Que métodos específicos podem ser usados ​​para melhorar a eficiência da transferência de calor de um trocador de calor?

A placa é o núcleo de transferência de calor da placapermutador de calor. Sua condutividade térmica e design do canal de fluxo determinam diretamente a capacidade básica de transferência de calor e devem ser otimizados primeiro a partir da fonte.

1. Escolha materiais com alta condutividade térmica como placas

Podemos escolher aço inoxidável 304, aço inoxidável 316L, liga de cobre e liga de titânio como placas. O aço inoxidável tem boa condutividade térmica e um preço relativamente razoável. Possui alta resistência, bom desempenho de estampagem e não é facilmente oxidado em ambientes agressivos.

2.Estrutura ondulada de placa eficiente correspondente

O design corrugado da placa determina o formato do canal de fluxo e afeta diretamente a intensidade da perturbação do fluido (quanto mais forte a perturbação, mais fina será a camada limite e maior será o coeficiente de transferência de calor convectivo). O tipo de corrugação deve ser selecionado de acordo com a viscosidade do fluido e os requisitos de transferência de calor:

3. Projeto razoável da quantidade de placas e combinação de canais de fluxo

O número de placas determina a área total de transferência de calor (A), e a combinação do canal de fluxo (passagem-única/passagem múltipla-) afeta a taxa de fluxo do fluido. É necessário combiná-lo com precisão de acordo com a "carga de transferência de calor":Cálculo do número de placas: De acordo com a fórmula Q=K×A×ΔTₘ (Q é a carga de troca de calor, ΔTₘ é a diferença média logarítmica de temperatura), após determinar o valor K e ΔTₘ, calcule inversamente a área mínima de transferência de calor necessária. Em seguida, com base na área efetiva de uma única placa (por exemplo, a área da placa comumente usada é 0,1-0,5㎡), calcule o número de placas. Recomenda-se reservar uma margem de 10% a 15% para lidar com flutuações de carga de curto prazo.

Otimização da combinação de canais de fluxo: Aumente ou diminua o número de caminhos de fluxo para aumentar a velocidade do fluxo para a faixa turbulenta (Re > 300 é recomendado no caminho de fluxo da placa). Se a velocidade do fluxo for muito baixa (por exemplo, Re=150 em um único caminho de fluxo, fluxo laminar), mude para um "dois-caminhos de fluxo" (o fluido flui para frente e para trás na placa, dobrando o caminho e a velocidade do fluxo e aumentando Re para 300, entrando assim no fluxo turbulento).

4.Reduza a espessura das placas no unidade trocador de calor

A condutividade térmica é muito afetada pela espessura da própria placa. Experimentos de pesquisa mostraram que em um trocador de calor de placas simétrico, cada redução de 0,1 mm na espessura da placa pode aumentar o sistema geral de transferência de calor em 600 W, enquanto em um dispositivo assimétrico pode aumentar em 500 W. Portanto, sob a premissa de atender aos requisitos de desempenho mecânico do trocador de calor, quanto mais fina for projetada a espessura da placa, maior será a condutividade térmica.

5.Forma da seção ondulada

Embora a distribuição de tensão durante a compressão seja relativamente uniforme quando a seção transversal-corrugada é triangular, o coeficiente de transferência de calor da placa em espinha, que é relativamente difícil de processar, é maior. Além disso, quanto maior o ângulo do desenho corrugado, maior será a velocidade de fluxo do meio no canal de fluxo entre as ramificações da placa, portanto o coeficiente de transferência de calor será maior.

6. Limpe a escala na placa a tempo

Quando a escala na placa for superior a 1 mm, a eficiência geral de transferência de calor do equipamento será reduzida em 10%. Portanto, equipamento de filtragem deve ser adicionado na entrada e o trocador de calor deve ser limpo regularmente. Só desta forma a espessura da incrustação na placa pode ser reduzida e a eficiência da troca de calor pode ser estabilizada num estado relativamente nivelado.