การถ่ายเทความร้อนเดือดเกิดขึ้นในแผ่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นได้อย่างไร?

เฮ้ ในฐานะซัพพลายเออร์ของแผ่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นฉันมักจะถูกถามเกี่ยวกับการถ่ายเทความร้อนเดือดเกิดขึ้นในอุปกรณ์ที่ดีเหล่านี้ ดังนั้นฉันคิดว่าฉันจะใช้เวลาสักครู่เพื่อทำลายมันให้คุณในแบบที่เข้าใจง่าย

ก่อนอื่นเรามาพูดกันเล็กน้อยเกี่ยวกับจานเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นคืออะไร แผ่นเหล่านี้เป็นหัวใจของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการถ่ายโอนความร้อนระหว่างของเหลวสองตัว พวกเขามักจะทำจากวัสดุเช่นสแตนเลสซึ่งสามารถทนต่ออุณหภูมิและแรงกดดันสูง เรานำเสนอจานหลากหลายรวมถึงเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นแบน-แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนสแตนเลสอุตสาหกรรม, และแผ่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ทนต่ออุณหภูมิ-

ตอนนี้เรามาดำดิ่งสู่กระบวนการถ่ายโอนความร้อนในแผ่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่น เมื่อเราพูดถึงการถ่ายเทความร้อนเดือดเรากำลังดูว่าของเหลวเปลี่ยนไปเป็นไอไอในขณะที่ถ่ายโอนความร้อนได้อย่างไร กระบวนการนี้มีความสำคัญในการใช้งานอุตสาหกรรมมากมายตั้งแต่การผลิตพลังงานไปจนถึงการแปรรูปอาหาร

พื้นฐานของการเดือด

ก่อนที่เราจะได้รับรายละเอียดว่ามันเกิดขึ้นได้อย่างไรในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจานลองไปดูพื้นฐานของการต้มอย่างรวดเร็ว การเดือดสองประเภทหลัก: การเดือดพูลและการต้มการไหล

• สระว่ายน้ำเดือด: สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อของเหลวถูกทำให้ร้อนในขณะที่อยู่ในสระว่ายน้ำหรือสถานะที่อยู่กับที่ นึกถึงหม้อน้ำบนเตา เมื่อใช้ความร้อนฟองอากาศจะเกิดขึ้นที่ด้านล่างของหม้อและขึ้นสู่พื้นผิว
• การต้ม: นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่น ของเหลวไหลผ่านช่องทางที่เกิดจากแผ่นและเมื่อดูดซับความร้อนมันก็เริ่มเดือด

การถ่ายเทความร้อนเดือดทำงานอย่างไรในแผ่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่น

ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นของเหลวทั้งสองไหลผ่านช่องทางอื่นที่เกิดจากแผ่น หนึ่งของเหลวคือของเหลวร้อนซึ่งให้ความร้อนและอีกอย่างคือของเหลวเย็นซึ่งดูดซับความร้อน

สมมติว่าเรามีของเหลวเย็นที่ไหลผ่านช่องทางหนึ่งชุดและของเหลวร้อนไหลผ่านช่องทางที่อยู่ติดกัน ความร้อนจากของเหลวร้อนจะถูกถ่ายโอนผ่านจานไปยังของเหลวเย็น เมื่อของเหลวเย็นดูดซับความร้อนอุณหภูมิก็จะเพิ่มขึ้น

เมื่ออุณหภูมิของของเหลวเย็นถึงจุดเดือดการเดือดก็จะเริ่มเกิดขึ้น นี่คือสิ่งที่น่าสนใจ กระบวนการต้มในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นนั้นแตกต่างจากการต้มสระเล็กน้อยเนื่องจากของเหลวไหล

การต้มนิวเคลียส

ขั้นตอนแรกของการต้มในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นคือการเดือดนิวเคลียส ในขั้นตอนนี้ฟองขนาดเล็กเริ่มก่อตัวขึ้นที่พื้นผิวของแผ่น ฟองเหล่านี้เกิดขึ้นที่ไซต์นิวเคลียสซึ่งมีความไม่สมบูรณ์เล็ก ๆ หรือจุดที่ขรุขระบนพื้นผิวแผ่น

เมื่อการถ่ายเทความร้อนยังคงดำเนินต่อไปฟองอากาศจะเกิดขึ้นมากขึ้นเรื่อย ๆ ฟองเหล่านี้เติบโตในขนาดแล้วแยกออกจากพื้นผิวแผ่น การปลดฟองสบู่ช่วยเพิ่มการถ่ายเทความร้อนเพราะมันสร้างผลผสมในของเหลว การผสมนี้นำของเหลวเย็นเข้ามาสัมผัสกับแผ่นร้อนซึ่งจะเพิ่มอัตราการถ่ายเทความร้อน

การเปลี่ยนการเปลี่ยน

เมื่อฟลักซ์ความร้อน (ปริมาณความร้อนที่ถ่ายโอนต่อหน่วยพื้นที่) เพิ่มขึ้นเราจะเข้าสู่ขั้นตอนการเดือดในการเปลี่ยน ในขั้นตอนนี้จำนวนฟองสบู่มีขนาดใหญ่มากจนเริ่มรวมเข้าด้วยกัน สิ่งนี้สร้างฟิล์มไอบนพื้นผิวของจาน

ฟิล์มไอทำหน้าที่เป็นฉนวนซึ่งช่วยลดอัตราการถ่ายเทความร้อน นี่เป็นเพราะค่าการนำความร้อนของไอต่ำกว่าของเหลวมาก ดังนั้นในขณะที่ฟิล์มไอระเหยการถ่ายเทความร้อนเริ่มลดลง

การเดือดฟิล์ม

ขั้นตอนสุดท้ายของการเดือดคือการต้มภาพยนตร์ ในขั้นตอนนี้ฟิล์มไอต่อเนื่องครอบคลุมพื้นผิวทั้งหมดของแผ่น อัตราการถ่ายเทความร้อนในการเดือดฟิล์มค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับการเดือดของนิวเคลียสเนื่องจากผลฉนวนของฟิล์มไอ

ปัจจัยที่มีผลต่อการถ่ายเทความร้อนเดือดในแผ่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่น

มีหลายปัจจัยที่อาจส่งผลกระทบต่อกระบวนการถ่ายเทความร้อนเดือดในแผ่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่น

• คุณสมบัติของเหลว: คุณสมบัติของของเหลวเช่นจุดเดือดความหนาแน่นความหนืดและการนำความร้อนอาจมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อกระบวนการเดือด ตัวอย่างเช่นของเหลวที่มีจุดเดือดที่ต่ำกว่าจะเริ่มเดือดที่อุณหภูมิที่ต่ำกว่าและของเหลวที่มีค่าการนำความร้อนสูงกว่าจะถ่ายเทความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
• การออกแบบแผ่น: การออกแบบแผ่นรวมถึงรูปร่างความขรุขระพื้นผิวและรูปแบบของช่องทางยังสามารถส่งผลกระทบต่อการถ่ายเทความร้อนเดือด จานที่มีพื้นผิวขรุขระจะมีพื้นที่นิวเคลียสมากขึ้นซึ่งสามารถเพิ่มการต้มนิวเคลียส รูปร่างของช่องทางยังสามารถส่งผลกระทบต่อรูปแบบการไหลของของเหลวซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อกระบวนการต้ม
• อัตราการไหล: อัตราการไหลของของเหลวผ่านช่องทางเป็นอีกปัจจัยสำคัญ อัตราการไหลที่สูงขึ้นสามารถช่วยป้องกันการก่อตัวของฟิล์มไอและเพิ่มการถ่ายเทความร้อน อย่างไรก็ตามหากอัตราการไหลสูงเกินไปก็สามารถเพิ่มแรงดันลดลงในเครื่องแลกเปลี่ยนซึ่งอาจเป็นปัญหา

ข้อดีของการถ่ายเทความร้อนเดือดในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่น

มีข้อดีหลายประการในการใช้การถ่ายเทความร้อนเดือดในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่น

• อัตราการถ่ายเทความร้อนสูง: การถ่ายเทความร้อนเดือดโดยเฉพาะอย่างยิ่งในขั้นตอนการเดือดของนิวเคลียสสามารถให้อัตราการถ่ายเทความร้อนสูงมาก ซึ่งหมายความว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นสามารถถ่ายโอนความร้อนจำนวนมากในพื้นที่ที่ค่อนข้างเล็ก
• การออกแบบขนาดกะทัดรัด: เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นเป็นที่รู้จักกันดีในการออกแบบขนาดกะทัดรัด ความสามารถในการบรรลุอัตราการถ่ายเทความร้อนสูงในพื้นที่ขนาดเล็กทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีพื้นที่ จำกัด
• ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน: โดยการใช้การถ่ายเทความร้อนเดือดเราสามารถใช้พลังงานความร้อนให้ได้มากที่สุด สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การประหยัดพลังงานอย่างมีนัยสำคัญในกระบวนการอุตสาหกรรม

บทสรุป

ดังนั้นคุณมีมัน! นั่นเป็นวิธีที่การถ่ายเทความร้อนเดือดเกิดขึ้นในแผ่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่น มันเป็นกระบวนการที่น่าสนใจที่เกี่ยวข้องกับการผสมผสานระหว่างการเปลี่ยนแปลงของของไหลการถ่ายเทความร้อนและการเปลี่ยนแปลงเฟส

หากคุณอยู่ในตลาดสำหรับแผ่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นคุณภาพสูงเรามีคุณครอบคลุม ไม่ว่าคุณจะต้องการไฟล์เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นแบน, หนึ่งแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนสแตนเลสอุตสาหกรรมหรือกแผ่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ทนต่ออุณหภูมิเราสามารถให้บริการโซลูชันที่เหมาะสมสำหรับความต้องการของคุณ

หากคุณมีคำถามใด ๆ หรือต้องการหารือเกี่ยวกับข้อกำหนดเฉพาะของคุณอย่าลังเลที่จะติดต่อ เรายินดีที่จะช่วยให้คุณค้นหาแผ่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นที่ดีที่สุดสำหรับแอปพลิเคชันของคุณ

การอ้างอิง

• Incropera, FP, Dewitt, DP, Bergman, TL, & LaVine, AS (2007) พื้นฐานของความร้อนและการถ่ายโอนมวล ไวลีย์
• Shah, RK, & Sekulic, DP (2003) พื้นฐานของการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน Wiley - Interscience