Bagaimana cara meningkatkan efisiensi perpindahan panas unit penukar panas?

Prinsip kerja penukar panas: Media fluida mengalir melalui celah bergelombang di dalam penukar panas dengan laju aliran yang sangat rendah, menciptakan aliran turbulen, sehingga mencapai koefisien perpindahan panas yang relatif tinggi. Kita dapat menyimpulkan bahwa efisiensi perpindahan panas berkaitan erat dengan bentuk dan struktur pelat bergelombang di dalam penukar panas dan keadaan aliran fluida. Metode spesifik apa yang dapat digunakan untuk meningkatkan efisiensi perpindahan panas pada penukar panas?

Pelat adalah inti perpindahan panas pelatpenukar panas. Konduktivitas termal dan desain saluran alirannya secara langsung menentukan kapasitas perpindahan panas dasar dan harus dioptimalkan dari sumbernya terlebih dahulu.

1.Pilih bahan dengan konduktivitas termal tinggi sebagai pelat

Kita dapat memilih baja tahan karat 304, baja tahan karat 316L, paduan tembaga, dan paduan titanium sebagai pelat. Baja tahan karat memiliki konduktivitas termal yang baik dan harga yang relatif terjangkau. Ia memiliki kekuatan tinggi, kinerja stamping yang baik, dan tidak mudah teroksidasi di lingkungan yang keras.

2.Mencocokkan struktur bergelombang pelat yang efisien

Desain kerut pelat menentukan bentuk saluran aliran dan secara langsung mempengaruhi intensitas gangguan fluida (semakin kuat gangguan, semakin tipis lapisan batas dan semakin tinggi koefisien perpindahan panas konvektif). Jenis kerut harus dipilih sesuai dengan persyaratan viskositas fluida dan perpindahan panas:

3. Desain kuantitas pelat dan kombinasi saluran aliran yang masuk akal

Jumlah pelat menentukan total area perpindahan panas (A), dan kombinasi saluran aliran (lintasan tunggal-lintasan/lintasan multi-) memengaruhi laju aliran fluida. Hal ini diperlukan untuk mencocokkannya secara akurat sesuai dengan "beban perpindahan panas":Perhitungan jumlah pelat: Menurut rumus Q=K×A×ΔTₘ (Q adalah beban pertukaran panas, ΔTₘ adalah perbedaan suhu rata-rata logaritmik), setelah menentukan nilai K dan ΔTₘ, hitung secara terbalik luas perpindahan panas minimum yang diperlukan. Kemudian, berdasarkan luas efektif sebuah pelat (misalnya, luas pelat yang umum digunakan adalah 0,1-0,5㎡), hitung jumlah pelat. Disarankan untuk mencadangkan margin 10%-15% untuk mengatasi fluktuasi beban jangka pendek.

Optimalisasi kombinasi saluran aliran: Menambah atau mengurangi jumlah jalur aliran untuk meningkatkan kecepatan aliran hingga kisaran turbulen (Re > 300 direkomendasikan pada jalur aliran pelat). Jika kecepatan aliran terlalu rendah (misalnya Re=150 dalam satu jalur aliran, aliran laminar), ubah ke "dua-jalur aliran" (fluida mengalir bolak-balik di dalam pelat, menggandakan jalur dan kecepatan aliran, dan meningkatkan Re hingga 300, sehingga memasuki aliran turbulen).

4.Kurangi ketebalan pelat di satuan penukar panas

Konduktivitas termal sangat dipengaruhi oleh ketebalan pelat itu sendiri. Eksperimen penelitian telah menunjukkan bahwa pada penukar panas pelat simetris, setiap pengurangan ketebalan pelat sebesar 0,1 mm dapat meningkatkan sistem perpindahan panas keseluruhan sebesar 600W, sedangkan pada perangkat asimetris, dapat meningkat sebesar 500W. Oleh karena itu, dengan alasan memenuhi persyaratan kinerja mekanis penukar panas, semakin tipis ketebalan pelat yang dirancang, semakin besar konduktivitas termal.

5.Bentuk bagian bergelombang

Meskipun distribusi tegangan selama kompresi relatif seragam ketika penampang bergelombang-berbentuk segitiga, koefisien perpindahan panas pelat herringbone, yang relatif sulit untuk diproses, lebih tinggi. Selain itu, semakin besar sudut desain bergelombang maka semakin tinggi kecepatan aliran medium pada saluran aliran antar cabang pelat, sehingga koefisien perpindahan panas akan semakin besar.

6. Bersihkan timbangan di piring tepat waktu

Ketika skala pada pelat lebih besar dari 1 mm, efisiensi perpindahan panas keseluruhan peralatan akan berkurang sebesar 10%. Oleh karena itu, peralatan penyaringan harus ditambahkan pada saluran masuk dan penukar panas harus dibersihkan secara teratur. Hanya dengan cara ini ketebalan kerak pada pelat dapat dikurangi dan efisiensi pertukaran panas dapat distabilkan pada keadaan yang relatif rata.