Hoe bereikt een warmtewisselaar convectiewarmteoverdracht?
Platenwarmtewisselaars maken hoofdzakelijk gebruik van convectie tussen twee koude en warme media om warmte-uitwisseling te bewerkstelligen, en vloeistof-vloeistofuitwisseling is een van de meest gebruikte methoden van warmtewisselaars.
Convectiewarmteoverdracht is een van de meest voorkomende en fundamentele methoden voor warmteoverdracht. Tijdens het warmteoverdrachtsproces staat het vloeibare medium altijd in contact met de warmtewisselaarwand. Daarom wordt warmteoverdracht bereikt door de continue tegenstroom van vloeistoffen. De warmte wordt vervolgens uitgewisseld via het temperatuurverschil tussen dewarmtewisselaarwand en de vloeistoffen. Dit is waar we het vandaag over hebben: convectiewarmteoverdracht.
Platenwarmtewisselaars bereiken een efficiënte convectiewarmte-uitwisseling tussen twee vloeistoffen met verschillende temperaturen (meestal koude vloeistof en hete vloeistof) in een geïsoleerde toestand door een speciaal plaatstructuurontwerp, geforceerde vloeistofgeleiding en een efficiënt warmteoverdrachtspad. Het kernprincipe kan worden opgesplitst in drie belangrijke schakels: structureel ontwerp → vloeistofstroom → warmteoverdracht. Het specifieke implementatieproces is als volgt:
Het warmteoverdrachtsvermogen van een platenwarmtewisselaar hangt vooral af van het speciale ontwerp van de warmtewisselaarplaten. Deze structuren bepalen rechtstreeks het stromingspatroon en het warmteoverdrachtsgebied van de vloeistof en vormen de basis van convectieve warmteoverdracht:
De essentie van convectieve warmteoverdracht is de combinatie van "macro-vloeistofstroom + moleculaire micro-warmteoverdracht". Platenwarmtewisselaars gebruiken externe energie (pompen, ventilatoren) om de vloeistofstroom te forceren, waardoor het warmteoverdrachtsproces in twee stappen wordt aangestuurd:
Aangedreven door externe pompen komen de koude en warme vloeistoffen hun respectievelijke onafhankelijke stroomkanalen binnen:
De koude vloeistof komt een ander stel stroomkanalen binnen via de "inlaat voor koude vloeistof", die ook in een turbulent patroon stroomt en warmte uitwisselt met de platen.
Vanwege de extreem kleine openingen tussen de stroomkanalen (meestal 2-5 mm), wordt de vloeistof tijdens de stroming "geperst", waardoor de turbulente stroming verder wordt versterkt en plaatselijke vloeistofstagnatie wordt voorkomen die de efficiëntie van de warmteoverdracht zou kunnen verminderen.
Architectonisch ontwerp en planning cepteur sint occaecat cupidat proident, bezit genomen van mijn hele ziel, zoals deze zoete lenteochtenden waar ik met heel mijn leven van geniet...Architectuurontwerp en planning cepteur sint occaecat cupidat proident, bezit genomen van mijn hele ziel, zoals deze zoete lenteochtenden waar ik met heel mijn leven van geniet Lorem ipsum dolor sit ament, consectetur adipisicing elit,sed do eiusmod tempor incidentele arbeid en dolore magna aliqua. het is enim ad minim veniam.
De kern van convectieve warmteoverdracht is "warmteoverdracht van hete vloeistof naar koude vloeistof". De plaat fungeert als isolatie- en warmteoverdrachtsmedium en speelt een sleutelrol bij de warmteoverdracht. Het wordt in drie stappen voltooid:
Ten eerste: Thermische vloeistof → Plaat (convectiewarmteoverdracht)
Wanneer de hete vloeistof turbulent stroomt, botsen de moleculen met hoge temperatuur -hevig met het oppervlak van de plaat, waardoor warmte naar de plaat wordt overgebracht via "convectie" (op dit moment neemt de temperatuur van de kant van de plaat die zich het dichtst bij de hete vloeistof bevindt toe).
Tweede keer: in de plaat (warmtegeleiding)
De platen zijn gemaakt van metaal (met een hoge thermische geleidbaarheid, zoals roestvrij staal (ongeveer 16 W/(m・K) en een titaniumlegering (ongeveer 17 W/(m・K))). Warmte wordt snel overgedragen van de hoge--temperatuurzijde (hete vloeistofzijde) naar de lage--temperatuurzijde (koude vloeistofzijde) in de platen door middel van 'moleculaire thermische beweging'.
Derde keer: Plaat → Koude vloeistof (convectiewarmteoverdracht):
De lage{0}} temperatuurzijde van de plaat maakt contact met de koude vloeistof, en door de botsing van moleculen van de koude vloeistof in de turbulente stroming wordt de warmte weer overgedragen naar de koude vloeistof door middel van "convectie" (op dit moment neemt de temperatuur van de koude vloeistof toe en de temperatuur van de hete vloeistof af).
Naast de kernprincipes, de volgende ontwerpdetails van de plaatwarmtewisselaarbieden ook garanties voor convectieve warmteoverdracht: Afneembare structuur: handhaaft netheid.
Omdat de twee gebruikte media verschillend zijn, is hun stromingsdynamiek binnen de apparatuur doorgaans ook verschillend, wat kan leiden tot aanzienlijke verschillen in de convectieve warmteoverdracht. Convectieve warmteoverdracht wordt over het algemeen in twee situaties verdeeld. Eén daarvan is de natuurlijke convectiewarmteoverdracht, wat de stroomwarmteoverdracht is die wordt gegenereerd door de verschillende temperaturen en dichtheden van twee media door de muur. De tweede is warmteoverdracht door geforceerde convectie, wat de stroomwarmteoverdracht is die wordt gegenereerd door externe geforceerde krachten (zoals pompen, ventilatoren en andere apparatuur). In het geval van geforceerde convectie zal de stroomsnelheid van de vloeistof zelf hoger zijn dan de stroomsnelheid in de natuurlijke staat, en zal de efficiëntie van convectieve warmteoverdracht ook hoog zijn. De warmteoverdrachtscoëfficiënt van lucht bij natuurlijke stroming is bijvoorbeeld slechts 5 ~ 25 W/(m2. graad), maar wanneer geforceerde stroming wordt uitgevoerd, neemt de warmteoverdrachtscoëfficiënt van lucht toe tot 10 ~ 100 W (m2. graad).
Er zijn veel factoren die de efficiëntie van de warmteoverdracht van het medium beïnvloeden, zoals de fysieke eigenschappen van het vloeibare medium zelf: dichtheid, soortelijke warmtecapaciteit, thermische geleidbaarheid, enz., evenals het ontwerp van de warmtewisselingsapparatuur zelf: de grootte van de warmtewisselingsplaat, de vorm van de plaat, enz., en de stromingsmethode van het medium in de apparatuur, die allemaal de werkelijke efficiëntie van convectieve warmteoverdracht zullen beïnvloeden.