سلام! من به عنوان تأمین کننده مبدل های حرارتی فلزی ، اغلب در مورد الگوهای جریان در این دستگاه های nifty سؤال می کنم. بنابراین ، من فکر کردم که می خواهم یک شیرجه عمیق را به موضوع برسانم و برخی از بینش ها را با همه شما به اشتراک بگذارم.
اول از همه ، بیایید بفهمیم مبدل حرارتی فلزی چیست. این یک قطعه تجهیزات است که گرما را بین دو یا چند مایع در دماهای مختلف منتقل می کند. فلزاتی مانند استیل ضد زنگ ، مس و آلومینیوم معمولاً به دلیل هادی های عالی گرما استفاده می شوند. اکنون ، الگوی جریان در یک مبدل حرارتی فلزی نقش مهمی در عملکرد کارآمد دارد.
اساساً سه نوع اصلی الگوی جریان وجود دارد: جریان موازی ، پیشخوان جریان و جریان متقابل.
جریان موازی
در یک مبدل حرارتی جریان موازی ، هر دو مایعات گرم و سرد در همان انتها وارد مبدل می شوند و در همان جهت جریان می یابند. به آن فکر کنید مانند دو اتومبیل که در کنار هم در بزرگراه رانندگی می کنند و در همان جهت حرکت می کنند. هنگامی که مایعات گرم و سرد سفر خود را با هم شروع می کنند ، اختلاف درجه حرارت زیادی در ورودی وجود دارد. این بدان معنی است که انتقال حرارت در ابتدا واقعاً سریع اتفاق می افتد.
اما اینجا گرفتن است. با حرکت مایعات در امتداد مبدل ، دمای مایع گرم کاهش می یابد و دمای مایعات سرد افزایش می یابد. با رسیدن به خروجی ، اختلاف دما بین آنها بسیار اندک است. این کاهش در اختلاف دما سرعت انتقال حرارت را به سمت انتهای مبدل کند می کند. بنابراین ، به طور کلی ، جریان موازی کارآمدترین روش برای انتقال گرما نیست. با این حال ، در بعضی مواقع می تواند مفید باشد که شما به انتقال سریع حرارتی اولیه ، مانند برخی از فرآیندهای گرمایشی صنعتی نیاز دارید.
پیشخوان
شمارنده - جریان مانند خلاف جریان موازی است. مایعات گرم و سرد از انتهای مخالف وارد مبدل حرارتی می شوند و در جهات مخالف جریان می یابند. این مانند دو اتومبیل در یک جاده دو خط است که به سمت یکدیگر رانندگی می کنند. در این حالت ، اختلاف دما بین مایعات گرم و سرد در کل مبدل نسبتاً ثابت است.
در ورودی سمت مایع گرم ، سردترین قسمت مایع سرد را برآورده می کند. و در ورودی سمت مایع سرد ، داغترین قسمت مایع گرم را ملاقات می کند. این اختلاف دما سازگار امکان انتقال حرارت کارآمدتر را در مقایسه با جریان موازی فراهم می کند. شما می توانید با جریان پیشخوان میزان انتقال حرارت کلی بالاتر را بدست آورید ، به این معنی که می توانید با استفاده از مبدل حرارتی کوچکتر ، گرمای بیشتری را منتقل کنید. این امر باعث می شود تا در بسیاری از برنامه ها ، مانند نیروگاه ها و سیستم های خنک کننده صنعتی در مقیاس بزرگ ، به یک انتخاب محبوب تبدیل شود.
صلیب
صلیب - جریان کمی متفاوت است. در یک مبدل حرارتی جریان ، مایعات گرم و سرد عمود بر یکدیگر جریان می یابند. مانند یک شبکه است ، جایی که یک مایع به صورت افقی حرکت می کند و دیگری به صورت عمودی حرکت می کند. دو زیرگروه از صلیب وجود دارد: بدون مخلوط و مخلوط.
در یک جریان صلیب غیرمستقیم ، کانال های سیال به گونه ای طراحی شده اند که مایع در جریان خود مخلوط نمی شود. این یک الگوی انتقال حرارت قابل پیش بینی تر ایجاد می کند. از طرف دیگر ، در یک صلیب مخلوط ، مایع می تواند در جریان خود مخلوط شود ، که می تواند انتقال حرارت را کمی پیچیده تر کند.
صلیب - مبدلهای حرارتی جریان اغلب در برنامه هایی که فضای محدود است یا در جایی که شما نیاز به خنک کردن یا گرم کردن حجم زیادی از هوا دارید استفاده می شود. به عنوان مثال ، آنها معمولاً در رادیاتورهای خودرو یافت می شوند ، جایی که خنک کننده از طریق لوله ها جریان می یابد و هوا در سراسر آنها جریان می یابد تا موتور را خنک کند.
حال ، بیایید در مورد چگونگی اعمال این الگوهای جریان در انواع مختلف مبدل های حرارتی فلزی که ما آنها را تهیه می کنیم صحبت کنیم.
مبدل حرارتی پوسته و لوله
درمبدل حرارتی پوسته و لولهیک طراحی کلاسیک است. از یک پوسته (یک ظرف بزرگ بیرونی) و یک بسته لوله در داخل آن تشکیل شده است. یک مایع از طریق لوله ها جریان می یابد و مایع دیگر در اطراف لوله های درون پوسته جریان می یابد.
می توانید یک مبدل حرارتی پوسته و لوله را پیکربندی کنید تا موازی ، پیشخوان یا ترکیبی از هر دو باشد. پیشخوان جریان اغلب در مبدلهای حرارتی پوسته و لوله به دلیل راندمان بالاتر آن ترجیح داده می شود. با تنظیم لوله ها و پوسته به گونه ای که امکان پیشخوان را فراهم می کند ، می توانیم سرعت انتقال حرارت را به حداکثر برسانیم. این نوع مبدل حرارتی به طور گسترده ای در صنایع شیمیایی ، نفتی و برق مورد استفاده قرار می گیرد ، که در آن مقادیر زیادی گرما باید منتقل شود.
مبدل حرارتی از نوع صفحه
مامبدل حرارتی از نوع صفحهاز یک سری صفحات فلزی نازک ساخته شده است که در کنار هم جمع شده اند. مایعات گرم و سرد از طریق کانال های متناوب بین صفحات جریان می یابند. مبدلهای حرارتی صفحه همچنین می توانند برای جریان موازی ، پیشخوان یا صلیب طراحی شوند.
پیشخوان - جریان معمولاً گزینه ای برای مبدلهای حرارتی صفحه است. نزدیکی صفحات و آرایش جریان پیشخوان امکان انتقال حرارت بسیار کارآمد را فراهم می کند. مبدلهای حرارتی صفحه کاملاً جمع و جور هستند و می توانند نرخ انتقال حرارت بالا را تحمل کنند و آنها را برای کاربردهایی مانند سیستم های HVAC ، پردازش مواد غذایی و آشامیدنی و تولید دارویی مناسب می کند.
مبدل حرارتی برای مواد شیمیایی
درمبدل حرارتی برای مواد شیمیایینیازهای خاصی دارد فرآیندهای شیمیایی اغلب شامل مایعات خورنده ، فشارهای زیاد و کنترل دقیق دما هستند. ما مبدلهای حرارتی شیمیایی خود را با الگوی جریان مناسب طراحی می کنیم تا این خواسته ها را برآورده کنیم.
پیشخوان اغلب در مبدلهای حرارتی شیمیایی برای اطمینان از انتقال حرارت کارآمد و حفظ پروفایل دمای مورد نظر استفاده می شود. انتخاب فلز برای این مبدل های حرارتی نیز بسیار مهم است. فولاد ضد زنگ یک انتخاب محبوب است زیرا می تواند در برابر خوردگی بسیاری از مواد شیمیایی مقاومت کند.
بنابراین ، چرا این همه برای شما مهم است؟ خوب ، اگر در بازار مبدل حرارتی فلزی هستید ، درک الگوهای جریان می تواند به شما در تصمیم گیری آگاهانه کمک کند. بسته به کاربرد شما ، خواه یک فرآیند مقیاس کوچک باشد یا یک عملیات صنعتی در مقیاس بزرگ ، الگوی جریان مناسب می تواند باعث صرفه جویی در انرژی ، کاهش هزینه ها و بهبود عملکرد کلی سیستم شما شود.
اگر علاقه مند به کسب اطلاعات بیشتر در مورد مبدل های حرارتی فلزی ما هستید یا می خواهید بحث کنید که کدام الگوی جریان برای نیازهای خاص شما بهتر است ، از دستیابی به آن دریغ نکنید. ما در اینجا هستیم تا به شما در یافتن راه حل کامل مبدل حرارتی برای تجارت خود کمک کنیم.
منابع
- Incropera ، FP ، & DeWitt ، DP (2002). اصول گرما و انتقال انبوه. ویلی
- Bergman ، TL ، Lavine ، AS ، Incropera ، FP ، & DeWitt ، DP (2011). مقدمه انتقال حرارت. ویلی