ในฐานะซัพพลายเออร์ของแผ่นปิดเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นฉันใช้เวลามากในการดำน้ำในอินสและลึกลงไปว่าส่วนประกอบเหล่านี้ทำงานอย่างไร หนึ่งในปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่สามารถส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นได้อย่างมีนัยสำคัญคือหมายเลข Reynolds ดังนั้นเรามาพูดถึงว่าจำนวนเรย์โนลด์สมีผลต่อการไหลและการถ่ายเทความร้อนในแผ่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น
ก่อนอื่นหมายเลข Reynolds คืออะไร? มันเป็นปริมาณที่ไร้มิติที่ช่วยให้เราทราบว่าการไหลของของไหลในระบบนั้นเป็นแบบลามินาร์การเปลี่ยนผ่านหรือปั่นป่วน สูตรสำหรับหมายเลข Reynolds (RE) คือ Re = ρvd/μโดยที่ρคือความหนาแน่นของของเหลว v คือความเร็วของของเหลว d เป็นความยาวลักษณะ (ในกรณีของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นอาจเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางไฮดรอลิก
การไหลแบบราบเรียบและหมายเลข Reynolds
เมื่อหมายเลข Reynolds ค่อนข้างต่ำ (โดยปกติแล้ว <2000 ในการไหลของท่อและหลักการที่คล้ายกันจะนำไปใช้กับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่น) การไหลของของไหลจะเป็นแบบราบเรียบ ในการไหลแบบราบเรียบของเหลวจะเคลื่อนที่ในเลเยอร์ที่ราบรื่นและขนานชนิดของแพนเค้กที่เลื่อนผ่านกัน ในแผ่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นการไหลแบบราบเรียบมีลักษณะที่แตกต่างกันเมื่อมันมาถึงการถ่ายเทความร้อนและการไหล
ในแง่ของการไหลการไหลแบบราบเรียบสามารถคาดเดาได้มาก ของเหลวเคลื่อนที่อย่างเป็นระเบียบและไม่มีการผสมผสานระหว่างเลเยอร์ที่แตกต่างกันมากนัก ซึ่งหมายความว่าแรงดันตกผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของแผ่นค่อนข้างต่ำเนื่องจากมีความต้านทานต่อการไหลน้อยลง อย่างไรก็ตามความสามารถในการคาดการณ์นี้มีค่าใช้จ่ายเมื่อมันมาถึงการถ่ายเทความร้อน
เนื่องจากมีการผสมในการไหลแบบราบเรียบไม่มากจึงอัตราการถ่ายเทความร้อนค่อนข้างต่ำ ความร้อนจะต้องถ่ายโอนส่วนใหญ่ผ่านการนำไฟฟ้าระหว่างชั้นของของไหลซึ่งเป็นกระบวนการที่ช้ากว่าเมื่อเทียบกับการพาความร้อน เป็นซัพพลายเออร์ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนฉันรู้ว่าในการใช้งานที่ต้องการอัตราการถ่ายเทความร้อนสูงการไหลแบบราบเรียบอาจไม่ใช่ตัวเลือกที่ดีที่สุด แต่ในบางกรณีเช่นเมื่อต้องรับมือกับของเหลวที่มีความหนืดหรือเมื่อการลดลงของแรงดันต่ำเป็นสิ่งสำคัญการไหลแบบราบเรียบอาจเป็นประโยชน์
การไหลแบบปั่นป่วนและหมายเลขเรย์โนลด์ส
เมื่อหมายเลข Reynolds สูง (โดยปกติจะ> 4000) การไหลจะปั่นป่วน การไหลของความปั่นป่วนเป็นเรื่องวุ่นวายด้วย eddies และ swirls ที่เกิดขึ้นตลอดของของเหลว ในแผ่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นการไหลแบบปั่นป่วนมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการไหลและการถ่ายเทความร้อน
ในแง่ของการไหลการไหลแบบปั่นป่วนสร้างความต้านทานมากขึ้น Eddies และ Swirls ทำให้ของเหลวมีปฏิสัมพันธ์กับผนังของช่องทางไหลและซึ่งกันและกัน ส่งผลให้แรงดันลดลงสูงขึ้นในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่น แต่การต่อต้านที่เพิ่มขึ้นนี้ไม่ใช่ข่าวร้ายทั้งหมด
เมื่อพูดถึงการถ่ายเทความร้อนการไหลแบบปั่นป่วนเป็นเกม - เปลี่ยน การผสมของของเหลวที่วุ่นวายหมายความว่ามีการถ่ายเทความร้อนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น Eddies ช่วยนำของเหลวร้อนเข้ามาสัมผัสกับพื้นที่เย็นและในทางกลับกันเพิ่มการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อน สิ่งนี้สามารถนำไปสู่ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่สูงขึ้นมากเมื่อเทียบกับการไหลแบบราบเรียบ ในฐานะซัพพลายเออร์ฉันมักจะแนะนำแผ่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ทนต่ออุณหภูมิสำหรับการใช้งานที่คาดว่าจะมีการไหลแบบปั่นป่วนเนื่องจากอัตราการถ่ายเทความร้อนที่สูงขึ้นสามารถสร้างความร้อนได้มากขึ้นและจานจำเป็นต้องทนต่ออุณหภูมิที่สูงขึ้น
การไหลของในช่วงเปลี่ยนผ่าน
ช่วงระหว่างการไหลของลามินาร์และปั่นป่วน (2000 <re <4000) เรียกว่าระบอบการไหลของการไหลในช่วงเปลี่ยนผ่าน ในระบอบการปกครองนี้การไหลสามารถสลับระหว่างพฤติกรรมแบบราบเรียบและความปั่นป่วน มันเป็นบิตของการ์ดเสริมและการทำนายลักษณะการไหลและการถ่ายเทความร้อนอาจเป็นเรื่องยาก
การถ่ายเทความร้อนและความดันลดลงในระบอบการปกครองในช่วงเปลี่ยนผ่านอยู่ระหว่างการไหลของลามินาร์และการไหลแบบปั่นป่วน การไหลเริ่มมีความวุ่นวายมากขึ้น แต่ก็ไม่ได้เปลี่ยนไปสู่สถานะที่ปั่นป่วนอย่างเต็มที่ ในฐานะซัพพลายเออร์ฉันต้องระมัดระวังเป็นพิเศษเมื่อออกแบบหรือแนะนำจานแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นสำหรับการใช้งานในระบอบการปกครองในช่วงเปลี่ยนผ่าน เราอาจต้องทำการทดสอบเพิ่มเติมเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทำงานได้ตามที่คาดไว้
ความหมายสำหรับการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่น
การทำความเข้าใจว่าจำนวนเรย์โนลด์มีผลต่อการไหลและการถ่ายเทความร้อนเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการออกแบบแผ่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นที่มีประสิทธิภาพ หากเรารู้หมายเลข Reynolds ที่คาดหวังสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะเราสามารถปรับการออกแบบจานให้เหมาะสม
ตัวอย่างเช่นหากเราคาดว่าการไหลของแบบราบเรียบเราอาจออกแบบเพลตด้วยช่องที่กว้างขึ้นเพื่อลดความดันลดลง ในทางกลับกันถ้าเราคาดหวังว่าจะมีการไหลเวียนของปั่นป่วนเราสามารถออกแบบแผ่นจานด้วยคุณสมบัติที่ช่วยเพิ่มการผสมเช่นการกัดหรือกระแทก คุณสมบัติเหล่านี้สามารถเพิ่มพื้นที่ผิวที่มีสำหรับการถ่ายเทความร้อนและยังส่งเสริมรูปแบบการไหลที่ปั่นป่วนมากขึ้น
ในฐานะซัพพลายเออร์ฉันยังเสนอเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นแบนตัวเลือก. แผ่นแบนอาจเป็นตัวเลือกที่ดีในบางแอปพลิเคชันโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อหมายเลข Reynolds ค่อนข้างต่ำและต้องการการออกแบบอย่างง่าย อย่างไรก็ตามสำหรับแอปพลิเคชันที่มีหมายเลข Reynolds ที่สูงขึ้นและความต้องการการถ่ายเทความร้อนที่ดีขึ้นแผ่นกระดาษลูกฟูกหรือที่ออกแบบมาเป็นพิเศษอาจเหมาะสมกว่า
สรุปและเรียกร้องให้ดำเนินการ
โดยสรุปหมายเลข Reynolds มีบทบาทสำคัญในการกำหนดลักษณะการไหลและการถ่ายเทความร้อนในแผ่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่น ไม่ว่าจะเป็นการไหลแบบราบเรียบการเปลี่ยนผ่านหรือปั่นป่วนแต่ละระบอบการปกครองมีคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของตัวเองซึ่งสามารถส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
หากคุณอยู่ในตลาดสำหรับแผ่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นคุณภาพสูงฉันชอบที่จะคุยกับคุณ เรามีผลิตภัณฑ์ที่หลากหลายเพื่อให้เหมาะกับแอพพลิเคชั่นที่แตกต่างกันและสถานการณ์หมายเลข Reynolds ไม่ว่าคุณจะต้องการไฟล์เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นแบนสำหรับแอปพลิเคชันต่ำ - Flow หรือ aแผ่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ทนต่ออุณหภูมิสำหรับสถานการณ์ที่สูง - ความร้อน - เรามีคุณครอบคลุม ติดต่อเราเพื่อหารือเกี่ยวกับข้อกำหนดเฉพาะของคุณและทำงานร่วมกันเพื่อหาทางออกที่ดีที่สุดสำหรับความต้องการการแลกเปลี่ยนความร้อนของคุณ
การอ้างอิง
- Incropera, FP, Dewitt, DP, Bergman, TL, & LaVine, AS (2007) พื้นฐานของความร้อนและการถ่ายโอนมวล ไวลีย์
- White, FM (2006) กลศาสตร์ของไหล McGraw - Hill