Bagaimanakah Penukar Haba Sirip Plat mengimbangi percanggahan antara kecekapan pertukaran haba dan penurunan tekanan?

Dalam Penukar Haba Sirip Plat , keseimbangan antara kecekapan pertukaran haba dan penurunan tekanan adalah cabaran reka bentuk utama. Biasanya, terdapat hubungan antagonis antara kecekapan pertukaran haba dan penurunan tekanan, iaitu:

Meningkatkan kecekapan pertukaran haba biasanya bermakna meningkatkan kawasan pertukaran haba atau meningkatkan ciri-ciri gelora bendalir, yang akan meningkatkan rintangan geseran bendalir, mengakibatkan peningkatan penurunan tekanan.

Mengurangkan kejatuhan tekanan biasanya memerlukan pengurangan rintangan aliran, seperti meningkatkan laluan aliran bendalir, mengurangkan luas sirip, atau menukar reka bentuk saluran aliran, yang boleh menyebabkan penurunan kecekapan pertukaran haba.

Bagaimana untuk mengimbangi percanggahan antara kecekapan pertukaran haba dan penurunan tekanan:

Optimumkan reka bentuk sirip
Bentuk dan susunan sirip: Bentuk, ketebalan, jarak dan susunan sirip secara langsung mempengaruhi aliran dan kecekapan pertukaran haba bendalir. Sebagai contoh, menggunakan sirip beralun atau sirip lingkaran boleh meningkatkan pergolakan bendalir, meningkatkan kecekapan pertukaran haba, dan menjadikan laluan aliran lebih kompleks, dengan itu meningkatkan pengagihan bendalir. Walau bagaimanapun, reka bentuk sedemikian sering meningkatkan penurunan tekanan, jadi perlu mencari reka bentuk sirip yang sesuai berdasarkan keperluan khusus sistem.

Pemilihan jarak sirip: Menambahkan jarak sirip boleh mengurangkan rintangan bendalir dan dengan itu mengurangkan penurunan tekanan, tetapi jarak yang terlalu besar akan mengurangkan kawasan pertukaran haba dan menjejaskan kecekapan pertukaran haba. Oleh itu, jarak sirip hendaklah dioptimumkan mengikut permintaan beban haba dan kadar aliran bendalir.

Reka bentuk dan pengoptimuman saluran aliran
Reka bentuk laluan aliran bendalir: Dalam penukar haba sirip plat, panjang dan kerumitan laluan bendalir akan menjejaskan kehilangan tekanan bendalir. Apabila mereka bentuk, cuba buat laluan aliran bendalir meningkatkan kawasan pertukaran haba tanpa meningkatkan rintangan aliran terlalu banyak. Sebagai contoh, reka bentuk saluran aliran berperingkat boleh digunakan untuk meningkatkan kawasan sentuhan antara bendalir dan sirip sambil mengekalkan penurunan tekanan yang rendah.

Gabungan saluran aliran selari dan siri: Dengan menggabungkan saluran aliran selari dan siri secara munasabah, kecekapan pertukaran haba boleh dimaksimumkan sambil mengekalkan penurunan tekanan rendah. Saluran aliran selari boleh mengurangkan rintangan bendalir yang melalui setiap saluran, manakala saluran aliran siri membantu meningkatkan kawasan pertukaran haba.

Pemilihan dan pengoptimuman cecair
Sifat bendalir: Memilih bendalir kerja yang sesuai, terutamanya mengambil kira kelikatan, ketumpatan, dan kekonduksian terma bendalir, mempunyai kesan penting dalam mengawal kecekapan pertukaran haba dan penurunan tekanan. Secara umumnya, cecair kelikatan rendah mempunyai penurunan tekanan yang lebih kecil apabila mengalir dalam penukar haba, tetapi kekonduksian termanya mungkin lebih rendah, yang boleh mengakibatkan kecekapan pertukaran haba yang lemah. Sebaliknya, cecair kelikatan tinggi boleh meningkatkan kecekapan pertukaran haba, tetapi terdedah kepada peningkatan penurunan tekanan. Oleh itu, adalah perlu untuk memilih cecair yang sesuai mengikut senario aplikasi tertentu.

Gunakan sistem pelbagai cecair

Pemindahan haba berbilang bendalir: Dalam sesetengah aplikasi, penurunan tekanan dalam setiap saluran bendalir boleh dikurangkan dengan memperkenalkan pemindahan haba berbilang bendalir. Sebagai contoh, reka bentuk aliran pecah boleh digunakan untuk membuat cecair berbeza mengalir dalam saluran aliran berbeza untuk mengoptimumkan penurunan tekanan dan kesan pertukaran haba.

Kawalan kadar aliran yang munasabah
Pengoptimuman kadar aliran: Semakin besar kadar aliran, semakin kuat kesan turbulensi, semakin tinggi kecekapan pertukaran haba, tetapi pada masa yang sama penurunan tekanan juga meningkat. Oleh itu, adalah sangat penting untuk memilih kadar aliran yang munasabah. Biasanya, kadar aliran penukar haba sirip plat dilaraskan antara 1.5 dan 4 m/s. Dengan mengoptimumkan kadar aliran melalui simulasi dan eksperimen berangka, keseimbangan boleh didapati antara kecekapan pertukaran haba dan penurunan tekanan.

Gunakan permukaan pertukaran haba yang cekap
Kawalan kekasaran permukaan: Dengan mereka bentuk dan meningkatkan permukaan (seperti mengasarkan permukaan, menyembur atau menutup dengan salutan khas), kapasiti pemindahan haba permukaan penukar haba boleh ditingkatkan, rintangan haba boleh dikurangkan, dan kecekapan pertukaran haba boleh diperbaiki, manakala kehilangan tekanan aliran boleh dikawal ke tahap tertentu.

Mengoptimumkan saiz penukar haba
Semasa reka bentuk, kawasan pertukaran haba boleh ditingkatkan dengan meningkatkan saiz penukar haba (meningkatkan bilangan sirip dan panjang saluran aliran), tetapi saiz yang terlalu besar boleh mengakibatkan penurunan tekanan yang berlebihan. Pengoptimuman saiz memerlukan mencari titik terbaik antara permintaan pertukaran haba dan penurunan tekanan yang dibenarkan.

Untuk mengimbangi percanggahan antara kecekapan pertukaran haba dan penurunan tekanan, adalah perlu untuk mempertimbangkan secara menyeluruh faktor-faktor seperti reka bentuk sirip, pengoptimuman saluran aliran, pemilihan bendalir dan kawalan kadar aliran. Melalui simulasi berangka, pengesahan eksperimen dan pengoptimuman sistem, penurunan tekanan boleh dikawal dalam julat yang boleh diterima sambil memenuhi keperluan pertukaran haba. Pengoptimuman ini biasanya merupakan proses berulang yang memerlukan pelarasan dan penambahbaikan berterusan dalam aplikasi praktikal.