ในฐานะซัพพลายเออร์ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเกลียวที่เชื่อมฉันได้เห็นบทบาทสำคัญที่จำนวนการเลี้ยวในอุปกรณ์เหล่านี้มีประสิทธิภาพในการกำหนดประสิทธิภาพโดยรวมของพวกเขา ในโพสต์บล็อกนี้ฉันจะเจาะลึกลงไปในแง่มุมทางวิทยาศาสตร์ของจำนวนการเลี้ยวที่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพประสิทธิภาพและตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพที่สำคัญอื่น ๆ ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน
หนึ่งในวิธีที่สำคัญที่สุดที่จำนวนการเลี้ยวมีผลต่อเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเกลียวที่เชื่อมผ่านทางอิทธิพลต่อประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน การถ่ายเทความร้อนในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเกลียวเกิดขึ้นเป็นหลักผ่านการนำไฟฟ้าและการพาความร้อน ยิ่งมีการหมุนแผ่นเกลียวมากเท่าไหร่เส้นทางการไหลของของเหลวที่ร้อนและเย็นก็นานขึ้น เส้นทางการไหลแบบขยายนี้ช่วยให้พื้นที่สัมผัสที่มากขึ้นระหว่างของเหลวทั้งสองซึ่งจะช่วยเพิ่มกระบวนการถ่ายเทความร้อน
ตามหลักการของการถ่ายเทความร้อนอัตราการถ่ายเทความร้อน (Q) เป็นสัดส่วนกับพื้นที่ผิว (a) ที่มีให้สำหรับการแลกเปลี่ยนความร้อนความแตกต่างของอุณหภูมิ (ΔT) ระหว่างของเหลวทั้งสองและสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวม (U) ในทางคณิตศาสตร์มันสามารถแสดงเป็น q = u × a ×Δt เมื่อจำนวนการเลี้ยวเพิ่มขึ้นพื้นที่ผิว A จะเพิ่มขึ้นนำไปสู่อัตราการถ่ายเทความร้อนที่สูงขึ้น
ตัวอย่างเช่นพิจารณาสถานการณ์ง่ายๆที่เรามีตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเกลียวสองเส้นที่มีจำนวนเทิร์นที่แตกต่างกัน ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนครั้งแรกมี 10 รอบในขณะที่ครั้งที่สองมี 20 รอบ สมมติว่าปัจจัยอื่น ๆ ทั้งหมดเช่นอัตราการไหลของของไหลอุณหภูมิทางเข้าและคุณสมบัติของของไหลคงที่ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่มี 20 รอบจะมีพื้นที่ผิวที่ใหญ่ขึ้นสำหรับการแลกเปลี่ยนความร้อน เป็นผลให้มันจะสามารถถ่ายโอนความร้อนจากของเหลวร้อนไปยังของเหลวเย็นมากขึ้นในช่วงเวลาที่กำหนดจึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน
แรงดันตก
สิ่งสำคัญอีกประการหนึ่งที่ได้รับผลกระทบจากจำนวนการเลี้ยวคือแรงดันลดลงในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน การลดลงของแรงดันหมายถึงการลดความดันของของเหลวในขณะที่มันไหลผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเกลียวแบบเชื่อมเมื่อจำนวนการเลี้ยวเพิ่มขึ้นเส้นทางการไหลจะยาวขึ้นและคดเคี้ยวมากขึ้น ความยาวที่เพิ่มขึ้นและความซับซ้อนของเส้นทางการไหลทำให้ของเหลวพบความต้านทานมากขึ้นส่งผลให้แรงดันลดลงสูงขึ้น
แรงดันลดลงในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นปัจจัยสำคัญเนื่องจากมีผลต่อการใช้พลังงานของระบบสูบน้ำที่จำเป็นในการหมุนเวียนของเหลว การลดลงของแรงดันที่สูงขึ้นหมายความว่าจำเป็นต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการปั๊มของเหลวผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนซึ่งสามารถเพิ่มค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน ดังนั้นเมื่อออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเกลียวแบบเชื่อมจำเป็นต้องมีความสมดุลระหว่างจำนวนการเลี้ยวและแรงดันที่ยอมรับได้
ตัวอย่างเช่นหากเราต้องการให้ได้ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนในระดับสูงเราอาจถูกล่อลวงให้เพิ่มจำนวนการเลี้ยว อย่างไรก็ตามสิ่งนี้จะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญของแรงดันลดลง หากความดันลดลงสูงเกินไปอาจไม่สามารถใช้งานได้ทางเศรษฐกิจในการใช้งานเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเนื่องจากการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้น ในทางกลับกันหากเราลดจำนวนการเลี้ยวเพื่อลดความดันลดลงประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนอาจถูกทำลาย
การผสมของเหลวและเวลาที่อยู่อาศัย
จำนวนการเลี้ยวในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเกลียวที่เชื่อมมีผลต่อการผสมของของเหลวและเวลาที่อยู่อาศัย การผสมของเหลวมีความสำคัญเนื่องจากทำให้มั่นใจได้ว่าของเหลวที่ร้อนและเย็นจะกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนซึ่งช่วยเพิ่มกระบวนการถ่ายเทความร้อน การเลี้ยวจำนวนมากขึ้นให้โอกาสมากขึ้นสำหรับของเหลวที่จะผสมเมื่อพวกเขาไหลผ่านช่องทางเกลียว
เวลาที่อยู่อาศัยหมายถึงระยะเวลาที่ของเหลวใช้ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เวลาที่อยู่อาศัยที่ยาวนานขึ้นช่วยให้การถ่ายเทความร้อนเกิดขึ้นระหว่างของเหลวร้อนและเย็นมากขึ้น เมื่อจำนวนการเลี้ยวเพิ่มขึ้นเส้นทางการไหลจะยาวขึ้นซึ่งจะเพิ่มเวลาที่อยู่อาศัยของของเหลว เวลาที่อยู่อาศัยที่เพิ่มขึ้นนี้ช่วยให้ของเหลวมีเวลามากขึ้นในการแลกเปลี่ยนความร้อนนำไปสู่ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนที่ดีขึ้น
อย่างไรก็ตามเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่าการเพิ่มขึ้นของเวลาที่อยู่อาศัยมากเกินไปอาจมีผลกระทบเชิงลบ ตัวอย่างเช่นหากเวลาที่อยู่อาศัยยาวเกินไปอาจนำไปสู่การเปรอะเปื้อนหรือปรับขนาดภายในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนซึ่งสามารถลดประสิทธิภาพได้เมื่อเวลาผ่านไป ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเพิ่มจำนวนการเลี้ยวเพื่อให้เกิดความสมดุลที่เหมาะสมระหว่างการผสมของเหลวเวลาที่อยู่อาศัยและปัจจัยด้านประสิทธิภาพอื่น ๆ
แอปพลิเคชันและข้อควรพิจารณา
ผลกระทบของจำนวนการเลี้ยวต่อประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเกลียวแบบเชื่อมมีความหมายอย่างมีนัยสำคัญสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ในอุตสาหกรรมเช่นการแปรรูปทางเคมีการผลิตพลังงานและการผลิตอาหารและเครื่องดื่มเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนใช้ในการถ่ายโอนความร้อนระหว่างของเหลวที่แตกต่างกันเพื่อวัตถุประสงค์ต่าง ๆ เช่นความร้อนการระบายความร้อนและการควบแน่น
ในการใช้งานที่ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนสูงมีความสำคัญเช่นในโรงไฟฟ้าที่ต้องถ่ายโอนความร้อนจำนวนมากเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเกลียวแบบเชื่อมที่มีจำนวนเทิร์นค่อนข้างมาก อย่างไรก็ตามในการใช้งานที่การลดแรงดันลดลงเป็นลำดับความสำคัญเช่นในระบบของเหลวแรงดันต่ำบางตัวเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีจำนวนเลี้ยวน้อยกว่าอาจเหมาะสมกว่า
เมื่อเลือกตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเกลียวแบบเชื่อมสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะสิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาไม่เพียง แต่จำนวนการเลี้ยวเท่านั้น แต่ยังรวมถึงปัจจัยอื่น ๆ เช่นประเภทของของเหลวที่ใช้อัตราการไหลของพวกเขาอุณหภูมิทางเข้าและทางออกและสภาพการทำงาน นอกจากนี้ขอแนะนำให้ปรึกษากับวิศวกรเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนมืออาชีพหรือซัพพลายเออร์เพื่อให้แน่ใจว่าตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่เลือกตรงตามข้อกำหนดเฉพาะของแอปพลิเคชัน
บทสรุป
โดยสรุปจำนวนการเลี้ยวในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเกลียวเชื่อมมีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อประสิทธิภาพ มันมีผลต่อประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนลดลงแรงดันการผสมของเหลวและเวลาที่อยู่อาศัย ในขณะที่การเพิ่มจำนวนการเลี้ยวโดยทั่วไปช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนโดยการเพิ่มพื้นที่ผิวและเวลาที่อยู่อาศัย แต่ก็นำไปสู่การลดลงของแรงดันที่สูงขึ้น ดังนั้นเมื่อออกแบบหรือเลือกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเกลียวแบบเชื่อมจำเป็นต้องพิจารณาการแลกเปลี่ยนระหว่างปัจจัยเหล่านี้อย่างรอบคอบเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดสำหรับแอปพลิเคชันที่กำหนด
หากคุณอยู่ในตลาดเพื่อคุณภาพสูงเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเกลียว-เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเกลียวชนิด, หรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นสแตนเลสสแตนเลสเราขอเชิญคุณติดต่อเราสำหรับการอภิปรายโดยละเอียดเกี่ยวกับความต้องการเฉพาะของคุณ ทีมผู้เชี่ยวชาญของเราพร้อมที่จะช่วยเหลือคุณในการเลือกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแอปพลิเคชันของคุณและให้คำแนะนำและการสนับสนุนอย่างมืออาชีพตลอดกระบวนการจัดซื้อ
การอ้างอิง
- Incropera, FP, & Dewitt, DP (2002) พื้นฐานของความร้อนและการถ่ายโอนมวล ไวลีย์
- Kakac, S. , & Liu, H. (2002) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน: การเลือกการจัดอันดับและการออกแบบความร้อน CRC Press
- Shah, RK, & Sekulic, DP (2003) พื้นฐานของการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ไวลีย์