วิธีการเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเปลือกและท่อมีวิธีใดบ้าง

ในฐานะซัพพลายเออร์ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเปลือกและท่อฉันมีความเชี่ยวชาญในความสำคัญของการเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนในอุปกรณ์เหล่านี้ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเชลล์และท่อถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่นสารเคมีพลังงานและการแปรรูปอาหาร ประสิทธิภาพของการถ่ายเทความร้อนในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเหล่านี้ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพโดยรวมและการใช้พลังงานของระบบที่พวกเขาเป็นส่วนหนึ่งของ ในบล็อกนี้ฉันจะหารือเกี่ยวกับวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเปลือกและท่อ

1. หลอด - การเพิ่มประสิทธิภาพด้านข้าง

1.1. ครีบภายใน

หนึ่งในวิธีที่พบบ่อยที่สุดในการเพิ่มการถ่ายเทความร้อนที่ด้านท่อคือการใช้หลอดครีบภายใน ครีบภายในเพิ่มพื้นที่ผิวที่มีสำหรับการถ่ายเทความร้อนซึ่งจะช่วยเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน ครีบสามารถเป็นเกลียวตรงหรือหยัก ยกตัวอย่างเช่นครีบเกลียวสร้างกระแสหมุนวนอยู่ภายในหลอดซึ่งไม่เพียง แต่เพิ่มพื้นที่ผิว แต่ยังส่งเสริมการผสมของของเหลวที่ดีขึ้น การผสมที่เพิ่มขึ้นนี้ช่วยลดความหนาของชั้นความร้อนซึ่งนำไปสู่อัตราการถ่ายเทความร้อนที่สูงขึ้น

เมื่อเลือกหลอดครีบภายในปัจจัยเช่นความสูงของครีบพิทช์และจำนวนครีบจะต้องได้รับการพิจารณาอย่างรอบคอบ ความสูงของครีบที่สูงขึ้นและระดับเสียงที่เล็กกว่าโดยทั่วไปส่งผลให้พื้นที่ผิวที่ใหญ่ขึ้น แต่พวกเขาอาจเพิ่มแรงดันลดลงทั่วท่อ ดังนั้นความสมดุลจะต้องเกิดขึ้นระหว่างการเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนและการลดลงของแรงดันเพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพที่ดีที่สุด ของเราเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของเปลือกหอยสามารถปรับแต่งด้วยหลอดครีบภายในประเภทต่าง ๆ เพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะของลูกค้าของเรา

1.2. เทปบิด

เทปบิดเป็นอีกวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงการถ่ายเทความร้อนด้านข้าง เทปเหล่านี้จะถูกแทรกเข้าไปในหลอดและสร้างรูปแบบการไหลหมุนวน การไหลเวียนของการหมุนจะขัดขวางชั้นย่อยแบบราบเรียบใกล้กับผนังท่อเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน เทปบิดค่อนข้างราคาไม่แพงและติดตั้งง่าย พวกเขาสามารถทำจากวัสดุต่าง ๆ เช่นโลหะหรือพลาสติก

ประสิทธิภาพของเทปบิดขึ้นอยู่กับเรขาคณิตของพวกเขารวมถึงอัตราส่วนการบิด (อัตราส่วนของระยะห่างของการบิดไปที่เส้นผ่านศูนย์กลางของหลอด) อัตราส่วนการบิดที่ต่ำกว่าโดยทั่วไปจะนำไปสู่การเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนที่สูงขึ้น แต่ก็ทำให้เกิดแรงดันลดลงมากขึ้น ดังนั้นอัตราส่วนการบิดจะต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมตามแอปพลิเคชันเฉพาะ

2. เชลล์ - การเพิ่มประสิทธิภาพด้านข้าง

2.1. ทำให้ยุ่งเหยิง

แผ่นกั้นเป็นส่วนประกอบที่จำเป็นในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเปลือกและท่อสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนของเปลือก - ด้านข้าง พวกเขาใช้เพื่อควบคุมการไหลของของเหลว - ของเหลวด้านข้างทั่วหลอดเพิ่มความเร็วและความปั่นป่วนของของเหลว ประเภทของแผ่นกั้นทั่วไปรวมถึงแผ่นกั้นส่วนแผ่นดิสก์ - และ - แผ่นดิสก์และแผ่นกั้นปาก

แผ่นกั้นส่วนเป็นประเภทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด พวกเขาเป็นแผ่นครึ่งวงกลมที่วางไว้ในเปลือกหอยเป็นระยะ ๆ ของเหลวถูกบังคับให้ไหลในรูปแบบซิก - ซิกข้ามหลอดซึ่งเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน อย่างไรก็ตามแผ่นกั้นส่วนสามารถทำให้เกิดแรงดันลดลงได้ค่อนข้างสูง

แผ่นดิสก์ - และ - แผ่นดิสก์โดนัทประกอบด้วยแผ่นวงกลมและวงแหวนโดนัท - แหวนรูป พวกเขาสร้างรูปแบบการไหลที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งสามารถเพิ่มการถ่ายเทความร้อนในขณะที่ลดแรงดันตกเมื่อเทียบกับแผ่นกั้นส่วน แผ่นกั้นมีรูมีรูอยู่ในนั้นและของเหลวไหลผ่านรูเหล่านี้สร้างเจ็ท - เช่นการไหลที่ส่งเสริมการผสมและการถ่ายเทความร้อนที่ดีขึ้น

ของเราShell Cross Flow และ Tube Heat Exchangerได้รับการออกแบบมาพร้อมกับการกำหนดค่าแผ่นกั้นที่เหมาะสมเพื่อให้ได้การถ่ายเทความร้อนเชลล์ด้านข้างที่มีประสิทธิภาพสูง

2.2. ครีบภายนอกบนหลอด

นอกเหนือจากครีบภายในบนหลอดแล้วครีบภายนอกยังสามารถใช้เพื่อเพิ่มการถ่ายเทความร้อนของเปลือก - ด้านข้าง ครีบภายนอกเพิ่มพื้นที่ผิวที่มีสำหรับการถ่ายเทความร้อนระหว่างของเหลว - ด้านข้างของของเหลวและหลอด ครีบเหล่านี้อาจมีรูปร่างที่แตกต่างกันเช่นครีบวงแหวนหรือครีบตามยาว

ครีบวงแหวนเป็นครีบวงกลมที่ติดอยู่รอบ ๆ ด้านนอกของหลอด พวกเขามีประสิทธิภาพในการเพิ่มพื้นที่การถ่ายเทความร้อนและส่งเสริมการถ่ายเทความร้อนที่ดีขึ้นจากเปลือกของเหลวด้านข้างไปยังหลอด ในทางกลับกันครีบตามยาวเป็นครีบที่วิ่งตามความยาวของหลอด พวกเขามีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อของเหลว - ของเหลวด้านข้างมีอัตราการไหลต่ำ

3. การปรับเปลี่ยนพื้นผิว

3.1. พื้นผิวขรุขระ

การสร้างพื้นผิวที่ขรุขระบนหลอดสามารถเพิ่มการถ่ายเทความร้อน องค์ประกอบความขรุขระเช่นไมโคร - ร่องหรือการยื่นออกมาจะขัดขวางชั้นย่อยของลามินาร์ใกล้กับพื้นผิวเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน ขนาดรูปร่างและความหนาแน่นขององค์ประกอบความขรุขระจะต้องมีการควบคุมอย่างระมัดระวังเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

ตัวอย่างเช่น Micro - ร่องสามารถประดิษฐ์บนพื้นผิวหลอดโดยใช้เทคนิคต่าง ๆ เช่นการตัดเฉือนหรือการแกะสลักทางเคมี ร่องเหล่านี้สร้างชุดของช่องเล็ก ๆ ที่ส่งเสริมการผสมของเหลวและการถ่ายเทความร้อน

3.2. พื้นผิวเคลือบ

การใช้การเคลือบพิเศษกับพื้นผิวหลอดยังสามารถปรับปรุงการถ่ายเทความร้อนได้ การเคลือบบางอย่างมีค่าการนำความร้อนสูงซึ่งสามารถเพิ่มอัตราการถ่ายเทความร้อน การเคลือบอื่น ๆ สามารถเปลี่ยนคุณสมบัติพื้นผิวของหลอดเช่นการลดแรงตึงผิวหรือเพิ่มความสามารถในการเปียก

ตัวอย่างเช่นการเคลือบที่ชอบน้ำสามารถปรับปรุงการเปียกของพื้นผิวท่อโดยของเหลวซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับการถ่ายเทความร้อนในการใช้งานที่การควบแน่นหรือการระเหยเกิดขึ้น ของเราเปลือกสแตนเลสและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนท่อสามารถรักษาด้วยการเคลือบผิวขั้นสูงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน

4. การปรับปรุงของเหลว - ที่เกี่ยวข้อง

4.1. nanofluids

nanofluids เป็นสารแขวนลอยคอลลอยด์ทางวิศวกรรมของอนุภาคนาโนในของเหลวพื้นฐาน การเพิ่มอนุภาคนาโนสามารถช่วยเพิ่มค่าการนำความร้อนของของเหลวได้อย่างมีนัยสำคัญซึ่งนำไปสู่การถ่ายโอนความร้อนที่ดีขึ้นในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน อนุภาคนาโนเช่นออกไซด์โลหะ (เช่นAl₂o₃, Cuo) หรือโลหะ (เช่น Cu, Ag) มักใช้กันทั่วไป

ต้องเลือกความเข้มข้นขนาดและประเภทของอนุภาคนาโนอย่างระมัดระวังเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน อย่างไรก็ตามการใช้ nanofluids ยังมีความท้าทายบางอย่างเช่นการรวมตัวกันของอนุภาคที่มีศักยภาพและความหนืดที่เพิ่มขึ้นซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อแรงดันลดลงในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

4.2. เฟส - เปลี่ยนของเหลว

การใช้เฟส - เปลี่ยนของเหลวสามารถเพิ่มการถ่ายเทความร้อน ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงเฟส (เช่นการระเหยหรือการควบแน่น) ความร้อนแฝงจำนวนมากถูกดูดซึมหรือปล่อยออกมาซึ่งสามารถเพิ่มอัตราการถ่ายเทความร้อนได้อย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่นในการใช้งานเครื่องทำความเย็นสารทำความเย็นจะผ่านกระบวนการระเหยและกระบวนการควบแน่นในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนให้การถ่ายเทความร้อนที่มีประสิทธิภาพ

บทสรุป

โดยสรุปมีวิธีการมากมายสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเปลือกและท่อ วิธีการเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นหลอด - การเพิ่มประสิทธิภาพด้านข้าง, การเพิ่มประสิทธิภาพของเปลือกหอย - ด้านข้าง, การปรับเปลี่ยนพื้นผิวและการเพิ่มประสิทธิภาพที่เกี่ยวข้องกับของเหลว แต่ละวิธีมีข้อดีและข้อ จำกัด ของตัวเองและการเลือกวิธีการขึ้นอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ เช่นข้อกำหนดของแอปพลิเคชันคุณสมบัติของเหลวและการพิจารณาต้นทุน

ในฐานะซัพพลายเออร์ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเชลล์และท่อเรามุ่งมั่นที่จะให้ลูกค้าของเราด้วยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งรวมเทคโนโลยีการเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนล่าสุด หากคุณมีความสนใจในผลิตภัณฑ์ของเราหรือมีคำถามใด ๆ เกี่ยวกับการเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเชลล์และท่อเราขอแนะนำให้คุณติดต่อเราเพื่อการอภิปรายเพิ่มเติมและการเจรจาต่อรองการจัดซื้อจัดจ้าง

การอ้างอิง

• Incropera, FP, & Dewitt, DP (2002) พื้นฐานของความร้อนและการถ่ายโอนมวล ไวลีย์
• Kakac, S. , & Liu, H. (2002) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน: การเลือกการจัดอันดับและการออกแบบความร้อน CRC Press
• Shah, RK, & Sekulic, DP (2003) พื้นฐานของการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ไวลีย์