Hogyan éri el a hőcserélő konvekciós hőátadást?
A lemezes hőcserélők főként két hideg és meleg közeg közötti konvekciót használnak a hőcsere érdekében, és a folyadék{0}}folyadékcsere a hőcserélők egyik általánosan használt módszere.
A konvekciós hőátadás az egyik leggyakoribb és legalapvetőbb hőátadási módszer. A hőátadási folyamat során a folyékony közeg mindig érintkezik a hőcserélő falával. Ezért a hőátadás a folyadékok folyamatos ellenáramú áramlásával valósul meg. A hőt ezután a hőmérséklet-különbségen keresztül ahőcserélőfal és a folyadékok. Erről beszélünk ma: konvekciós hőátadásról.
A lemezes hőcserélők hatékony konvekciós hőcserét valósítanak meg két különböző hőmérsékletű folyadék (általában hideg folyadék és forró közeg) között izolált állapotban speciális lemezszerkezet-kialakítással, kényszerített folyadékvezetéssel és hatékony hőátadási útvonallal. Alapelve három fő láncszemre bontható: szerkezeti tervezés → folyadékáramlás → hőátadás. A konkrét megvalósítási folyamat a következő:
A lemezes hőcserélő hőátadó képessége elsősorban a hőcserélő lemezek speciális kialakításától függ. Ezek a szerkezetek közvetlenül meghatározzák a folyadék áramlási mintáját és hőátadási területét, és a konvektív hőátadás alapját képezik:
A konvektív hőátadás lényege a "makro{0}}folyadékáramlás + molekuláris mikro-hőátadás" kombinációja. A lemezes hőcserélők külső áramot (szivattyúkat, ventilátorokat) használnak a folyadék áramlásának kikényszerítésére, ami a hőátadási folyamatot két lépésben hajtja végre:
Külső szivattyúkkal meghajtva a hideg és a meleg folyadék a megfelelő független áramlási csatornáikba jut:
A hideg folyadék egy másik áramlási csatornába lép be a "hideg folyadék bemeneti nyílásból", amely szintén turbulens mintázatban áramlik, és hőt cserél a lemezekkel.
Az áramlási csatornák közötti rendkívül kis hézagok (jellemzően 2-5 mm) miatt a folyadék áramlás közben "összeszorul", tovább fokozva a turbulens áramlást és megakadályozva a folyadék lokális stagnálását, ami csökkentheti a hőátadás hatékonyságát.
Építészeti tervezés és tervezés cepteur sint occaecat cupidatat proident, birtokba vettem az egész lelkemet, mint ezek az édes tavaszi reggelek, amiket egész életemmel élvezek... Építészeti tervezés és tervezés cepteur sint occaecat cupidatat proident, birtokba vettem az egész lelkemet, mint ezek az édes tavaszi reggelek, amelyeket egész tavaszimmal élvezek, consectetur adipisicing elit,sed do eiusmod tempor incididunt labore et dolore magna aliqua. it enim ad minim veniam.
A konvektív hőátadás lényege a "hőátvitel forró folyadékból hideg folyadékba". A lemez szigetelő és hőátadó közegként működik, kulcsszerepet játszik a hőátadásban. Három lépésben fejeződik be:
Először: Hőfolyadék → Lemez (konvekciós hőátadás)
Amikor a forró folyadék turbulensen áramlik, a magas-hőmérsékletű molekulák hevesen ütköznek a lemez felületével, és "konvekción" keresztül hőt adnak át a lemeznek (ilyenkor a lemeznek a forró folyadékhoz legközelebb eső oldalának hőmérséklete nő).
Másodszor: a lemezen belül (hővezetés)
A lemezek fémből (nagy hővezető képességű, például rozsdamentes acélból (körülbelül 16W/(m・K)) és titánötvözetből (körülbelül 17W/(m・K))) készülnek. A hő gyorsan átadódik a magas-hőmérsékletű oldalról (forró folyadék oldaláról) a lemez alacsony-hőmérsékletű oldalára (a hideg folyadék hőmérsékletű oldalára).
Harmadszor: Lemez → Hideg folyadék (konvekciós hőátadás):
A lemez alacsony-hőmérsékletű oldala érintkezik a hideg folyadékkal, és a turbulens áramlásban a hideg folyadék molekuláinak ütközése révén a hő „konvekción” keresztül ismét a hideg folyadékba kerül (ekkor a hideg folyadék hőmérséklete nő, a forró folyadék hőmérséklete csökken).
Amellett, hogy az alapelvek, a következő tervezési részleteket a lemezhőcserélőa konvektív hőátadásra is garanciákat adnak: Levehető szerkezet: megőrzi a tisztaságot.
Jellemzően, mivel a két használt közeg eltérő, a berendezésen belüli áramlási dinamikájuk is eltérő, ami jelentős eltérésekhez vezethet a konvektív hőátadásban. A konvektív hőátadást általában két helyzetre osztják. Az egyik a természetes konvekciós hőátadás, amely két közeg eltérő hőmérséklete és sűrűsége által a falon keresztül generált áramlási hőátadás. A második a kényszerkonvekciós hőátadás, amely külső erők (például szivattyúk, ventilátorok és egyéb berendezések) által generált áramlási hőátadás. Kénytelen konvekció esetén magának a folyadéknak az áramlási sebessége nagyobb lesz, mint a természetes állapotban, és a konvektív hőátadás hatékonysága is magas lesz. Például a levegő hőátbocsátási tényezője természetes áramlásban csak 5-25 W/(m2. fok), de kényszeráramlás esetén a levegő hőátbocsátási tényezője 10-100 W-ra (m2. fok ).
Számos tényező befolyásolja a közeg hőátadási hatékonyságát, mint például magának a folyadéknak a fizikai tulajdonságai: sűrűség, fajlagos hőkapacitás, hővezető képesség stb., valamint magának a hőcserélő berendezésnek a kialakítása: a hőcserélő lemez mérete, a lemez alakja stb., valamint a közeg áramlási módja a berendezésben, amelyek mindegyike befolyásolja a konvektív hőátadás tényleges hatékonyságát.