Cum realizează un schimbător de căldură transferul de căldură prin convecție?
Schimbătoarele de căldură cu plăci utilizează în principal convecția între două medii reci și fierbinți pentru a realiza schimbul de căldură, iar schimbul de lichid-lichid este una dintre metodele frecvent utilizate de schimbătoare de căldură.
Transferul de căldură prin convecție este una dintre cele mai comune și fundamentale metode de transfer de căldură. În timpul procesului de transfer de căldură, mediul lichid este întotdeauna în contact cu peretele schimbătorului de căldură. Prin urmare, transferul de căldură se realizează prin fluxul continuu în contracurent al lichidelor. Căldura este apoi schimbată prin diferența de temperatură dintreschimbător de căldurăperete și fluide. Despre asta vorbim astăzi: transferul de căldură prin convecție.
Schimbătoarele de căldură cu plăci realizează un schimb eficient de căldură prin convecție între două fluide cu temperaturi diferite (de obicei fluid rece și fluid fierbinte) într-o stare izolată prin proiectarea specială a structurii plăcilor, conducerea forțată a fluidului și calea eficientă de transfer de căldură. Principiul său de bază poate fi împărțit în trei verigi cheie: proiectare structurală → flux fluid → transfer de căldură. Procesul specific de implementare este următorul:
Capacitatea de transfer de căldură a unui schimbător de căldură cu plăci depinde în primul rând de designul special al plăcilor de schimb de căldură. Aceste structuri determină direct modelul de curgere și aria de transfer de căldură a fluidului și sunt baza transferului de căldură convectiv:
Esența transferului de căldură convectiv este combinația de „flux macro-fluid + transfer de căldură micro-molecular”. Schimbătoarele de căldură cu plăci utilizează energie externă (pompe, ventilatoare) pentru a forța curgerea fluidului, conducând procesul de transfer de căldură în două etape:
Acționate de pompe externe, fluidele reci și calde intră în canalele lor de curgere independente respective:
Fluidul rece intră într-un alt set de canale de curgere de la „admisia fluidului rece”, curgând de asemenea într-un model turbulent, schimbând căldură cu plăcile.
Datorită golurilor extrem de mici dintre canalele de curgere (de obicei 2-5 mm), fluidul este „stors” în timpul curgerii, sporind și mai mult fluxul turbulent și prevenind stagnarea localizată a fluidului care ar putea reduce eficiența transferului de căldură.
Arhitectural design & planning cepteur sint occaecat cupidatat proident, luat în stăpânire pe întregul meu suflet, ca aceste dimineți dulci de primăvară de care mă bucur cu tot...Architectural design & planning cepteur sint occaecat cupidatat proident, luat în posesia întregului meu suflet, precum aceste dimineți dulci de primăvară de care mă bucur cu tot Lorem ipsum dolore sit a adipis, temporism dolor, stăpânire incididunt labore et dolore magna aliqua. it enim ad minim veniam.
Miezul transferului de căldură convectiv este „transferul de căldură de la fluidul cald la fluidul rece”. Placa acționează ca un mediu de izolare și de transfer de căldură, jucând un rol cheie în transferul de căldură. Se finalizează în trei pași:
În primul rând: fluid termic → placă (transfer de căldură prin convecție)
Când fluidul fierbinte curge turbulent, moleculele cu temperatură înaltă-se ciocnesc violent cu suprafața plăcii, transferând căldură plăcii prin „convecție” (în acest moment, temperatura părții plăcii cea mai apropiată de fluidul fierbinte crește).
A doua oară: în interiorul plăcii (conducție a căldurii)
Plăcile sunt fabricate din metal (cu conductivitate termică ridicată, cum ar fi oțel inoxidabil (aproximativ 16W/(m·K) și aliaj de titan (aproximativ 17W/(m·K))). Căldura este transferată rapid din partea cu temperatură înaltă (partea fluidului fierbinte) către partea cu temperatură joasă a fluidului molecular din interiorul (partea „moleculară” a plăcilor cu temperatură scăzută).
A treia oară: Placă → Fluid rece (transfer de căldură prin convecție):
Partea cu temperatură joasă-a plăcii intră în contact cu fluidul rece și, prin ciocnirea moleculelor fluidului rece în fluxul turbulent, căldura este transferată din nou fluidului rece prin „convecție” (în acest moment temperatura fluidului rece crește și temperatura fluidului fierbinte scade).
În plus față de principiile de bază, următoarele detalii de design ale plăciischimbător de căldurăoferă de asemenea garanții pentru transferul de căldură convectiv: Structură detașabilă: menține curățenia.
De obicei, deoarece cele două medii utilizate sunt diferite, dinamica lor de curgere în interiorul echipamentului este, de asemenea, diferită, ceea ce poate duce la diferențe semnificative în transferul de căldură convectiv. Transferul de căldură convectiv este în general împărțit în două situații. Unul este transferul de căldură prin convecție naturală, care este transferul de căldură generat de diferitele temperaturi și densități a două medii prin perete. Al doilea este transferul de căldură prin convecție forțată, care este transferul de căldură generat de forțele externe forțate (cum ar fi pompe, ventilatoare și alte echipamente). În cazul convecției forțate, debitul lichidului în sine va fi mai mare decât debitul în stare naturală, iar eficiența transferului de căldură convectiv va fi, de asemenea, mare. De exemplu, coeficientul de transfer de căldură al aerului în flux natural este de numai 5 ~ 25 W/(m2. grad), dar atunci când se efectuează un flux forțat, coeficientul de transfer de căldură al aerului crește la 10 ~ 100 W (m2. grad).
Există mulți factori care afectează eficiența transferului de căldură a mediului, cum ar fi proprietățile fizice ale mediului fluid în sine: densitatea, capacitatea termică specifică, conductivitatea termică etc., precum și designul echipamentului de schimb de căldură în sine: dimensiunea plăcii de schimb de căldură, forma plăcii etc. și metoda de curgere a mediului în echipament, toate acestea vor afecta eficiența reală a transferului de căldură convectiv.