Com aconsegueix un intercanviador de calor la transferència de calor per convecció?
Els intercanviadors de calor de plaques utilitzen principalment la convecció entre dos mitjans freds i calents per aconseguir l'intercanvi de calor, i l'intercanvi de líquids-líquids és un dels mètodes d'intercanvi de calor utilitzats habitualment.
La transferència de calor per convecció és un dels mètodes més comuns i fonamentals de transferència de calor. Durant el procés de transferència de calor, el medi líquid sempre està en contacte amb la paret de l'intercanviador de calor. Per tant, la transferència de calor s'aconsegueix mitjançant el flux continu de líquids a contracorrent. Aleshores, la calor s'intercanvia a través de la diferència de temperatura entreintercanviador de calorparet i els fluids. Això és del que estem parlant avui: transferència de calor per convecció.
Els intercanviadors de calor de plaques aconsegueixen un intercanvi de calor per convecció eficient entre dos fluids amb temperatures diferents (normalment fluid fred i fluid calent) en estat aïllat mitjançant un disseny especial d'estructura de plaques, conducció forçada de fluids i una ruta eficient de transferència de calor. El seu principi bàsic es pot desglossar en tres enllaços clau: disseny estructural → flux de fluid → transferència de calor. El procés concret d'implementació és el següent:
La capacitat de transferència de calor d'un intercanviador de calor de plaques depèn principalment del disseny especial de les plaques d'intercanvi de calor. Aquestes estructures determinen directament el patró de flux i l'àrea de transferència de calor del fluid, i són la base de la transferència de calor convectiva:
L'essència de la transferència de calor convectiva és la combinació de "flux macro-fluid + transferència de calor micro-molecular". Els intercanviadors de calor de plaques utilitzen energia externa (bombes, ventiladors) per forçar el flux de fluids, impulsant el procés de transferència de calor en dos passos:
Accionats per bombes externes, els fluids freds i calents entren als seus respectius canals de flux independents:
El fluid fred entra a un altre conjunt de canals de flux des de l'"entrada de fluid fred", que també flueix en un patró turbulent, intercanviant calor amb les plaques.
A causa dels buits extremadament petits entre els canals de flux (normalment 2-5 mm), el fluid es "comprimeix" durant el flux, millorant encara més el flux turbulent i evitant l'estancament localitzat del fluid que podria reduir l'eficiència de la transferència de calor.
Disseny i planificació arquitectònica cepeur sint occaecat cupidatat proident, presa de possessió de tota la meva ànima, com aquests matins dolços de primavera que gaudeixo amb tota la meva... Disseny i planificació arquitectònica cepeur sint occaecat cupidatat proident, presa possessió de tota la meva ànima, com aquests matins dolços de primavera que gaudeixo amb tot el meu Lorem ipsum dolor el sit a mod, adipis de consum, incididunt labore et dolore magna aliqua. it enim ad minim veniam.
El nucli de la transferència de calor convectiva és "la transferència de calor del fluid calent al fluid fred". La placa actua com a mitjà aïllant i de transferència de calor, jugant un paper clau en la transferència de calor. Es completa en tres passos:
Primer: Fluid tèrmic → Placa (Transferència de calor per convecció)
Quan el fluid calent flueix turbulentment, les molècules d'alta-temperatura xoquen violentament amb la superfície de la placa, transferint la calor a la placa per "convecció" (en aquest moment, augmenta la temperatura del costat de la placa més proper al fluid calent).
Segona vegada: dins de la placa (conducció de calor)
Les plaques estan fetes de metall (amb alta conductivitat tèrmica, com ara acer inoxidable (uns 16 W/(m·K) i aliatge de titani (uns 17W/(m·K))). La calor es transfereix ràpidament des del costat d'alta -temperatura (costat del fluid calent) al costat de baixa -temperatura a través del "lateral de la placa molecular" (lateral de la placa molecular).
Tercera vegada: Placa → Fluid fred (transferència de calor per convecció):
El costat de baixa-temperatura de la placa entra en contacte amb el fluid fred i, mitjançant la col·lisió de molècules del fluid fred en el flux turbulent, la calor es transfereix de nou al fluid fred per "convecció" (en aquest moment la temperatura del fluid fred augmenta i la temperatura del fluid calent disminueix).
A més dels principis bàsics, els següents detalls de disseny de la placaintercanviador de calortambé ofereixen garanties per a la transferència de calor convectiva: Estructura desmuntable: manté la neteja.
Normalment, com que els dos mitjans utilitzats són diferents, la seva dinàmica de flux dins de l'equip també és diferent, cosa que pot provocar diferències significatives en la transferència de calor convectiva. La transferència de calor convectiva generalment es divideix en dues situacions. Una és la transferència de calor per convecció natural, que és la transferència de calor de flux generada per les diferents temperatures i densitats de dos mitjans a través de la paret. La segona és la transferència de calor per convecció forçada, que és la transferència de calor de flux generada per forces forçades externes (com bombes, ventiladors i altres equips). En el cas de la convecció forçada, el cabal del líquid en si serà superior al cabal en estat natural i l'eficiència de la transferència de calor convectiva també serà alta. Per exemple, el coeficient de transferència de calor de l'aire en el flux natural és només de 5 ~ 25 W/(m2. grau), però quan es realitza un flux forçat, el coeficient de transferència de calor de l'aire augmenta a 10 ~ 100 W (m2. grau).
Hi ha molts factors que afecten l'eficiència de transferència de calor del medi, com ara les propietats físiques del propi medi fluid: densitat, capacitat tèrmica específica, conductivitat tèrmica, etc., així com el disseny de l'equip d'intercanvi de calor en si: la mida de la placa d'intercanvi de calor, la forma de la placa, etc., i el mètode de flux del medi a l'equip, tot això afectarà l'eficiència real de la transferència de calor convectiva.