หลักการทํางานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน: ภาพรวมทางเทคนิค

หลักการทํางานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนมีรากฐานมาจากกฎที่สองของเทอร์โมไดนามิกความร้อนไหลผ่านโดยสมบูรณ์แบบ จากภูมิภาคที่มีอุณหภูมิสูงขึ้นไปยังภูมิภาคที่มีอุณหภูมิต่ําลง จนกว่าจะบรรลุสมดุลทางอุณหภูมิเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอํานวยความสะดวกให้กับกระบวนการนี้โดยการผ่านของเหลวสอง (เหลวหรือก๊าซ) ที่มีอุณหภูมิที่แตกต่างกันผ่านอุปกรณ์ป้องกันความร้อน (มักจะเป็นแผ่นโลหะหรือท่อ)ผ่านกลไกการกระบวนการในการกระบวนการและการดําเนินงานพร้อมกัน พลังงานความร้อนโอนจากเหลวร้อนไปยังเหลวเย็น โดยไม่ให้สื่อทั้งสองผสมผสานกัน

ประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนใด ๆ ถูกกําหนดโดยปรากฏการณ์ทางฟิสิกอลหลักสามประการ ความเข้าใจเหล่านี้เป็นกุญแจในการปรับปรุงการจัดการความร้อนในกระบวนการอุตสาหกรรมหรือกลไกใด ๆ

การเคลื่อนไหวเกิดขึ้นเมื่อของเหลวเคลื่อนไหวต่อต้านอุปสรรคแข็ง

• ด้านของเหลวร้อน:เหลวร้อนปล่อยพลังงานความร้อนไปยังผนังแข็ง

• ด้านของของเหลวเย็น: น้ําเหลวเย็นดูดซึมพลังงานความร้อนจากผนังแข็ง

• หน่วยขับเคลื่อนประสิทธิภาพ: ความวุ่นวายมีความสําคัญมากที่นี่ ความวุ่นวายที่สูงกว่าจะทําลาย "ชั้นขอบลามินาร์" (หนังของเหลวที่หยุดยั้งบนผิวผนัง) โดยเพิ่มอัตราการถ่ายส่งความร้อนอย่างมาก

เมื่อความร้อนถึงพื้นผิวของอุปกรณ์ป้องกัน (ผนังท่อหรือแผ่น) มันต้องผ่านวัสดุแข็งเพื่อไปถึงอีกด้านหนึ่ง

• การเลือกวัสดุ: โลหะ เช่น ทองแดง อลูมิเนียม และเหล็กไร้ขัดสีถูกเลือกเพราะความสามารถในการนําความร้อนสูง (k)

• ความหนา: ตามกฎของฟูเรีย ป้องกันที่บางกว่าจะลดความต้านทานทางความร้อน ทําให้การไหลผ่านความร้อนเร็วขึ้น

การถ่ายทอดความร้อนเป็นกระบวนการที่ "ไม่เคลื่อนไหว" มันต้องการแรงขับเคลื่อนแรงขับเคลื่อนนี้คือความแตกต่างของอุณหภูมิ (T) ระหว่างของเหลวร้อนและเย็น

• เมื่อของเหลวไหลผ่านเครื่องแลกเปลี่ยน น้ําเหลวร้อนเย็นและน้ําเหลวเย็นร้อน

• ระบบหยุดการทํางานเมื่อของเหลวถึงอุณหภูมิเดียวกัน (ความสมดุลทางความร้อน)

ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอุตสาหกรรมมาตรฐาน (เช่นแผ่นหรือการออกแบบเปลือกและท่อ) การทํางานปฏิบัติตามวงจรต่อเนื่อง:

1. การเข้าของของเหลว: มีน้ําเหลวสองสายแยก (ร้อนและเย็น) เข้าไปในอุปกรณ์ผ่านช่องทางที่พิเศษ

2. อัตราปฏิสัมพันธ์ทางความร้อน: น้ํายาไหลผ่านด้านตรงข้ามของอุปสรรคการนํา

3. การถ่ายทอดพลังงาน:

• ขั้นตอนที่ 1: การเคลื่อนย้ายความร้อนจากของเหลวที่ร้อนไปยังผนังอุปสรรค

• ขั้นตอนที่ 2: การนําความร้อนผ่านความหนาของผนัง

• ขั้นตอนที่ 3: การเคลื่อนย้ายความร้อนจากผนังไปยังของเหลวที่หนาว

4. การบํารุงรักษาการแยกแยก: ป้องกันให้เหลวไม่ติดเชื้อกัน ซึ่งเป็นสิ่งจําเป็นสําหรับการแปรรูปยา, อาหาร และสารเคมี

5. การออก: น้ํายาร้อนที่เย็นแล้วและน้ํายาเย็นที่ร้อนออกจากหน่วยเพื่อดําเนินการหมุนเวียนกระบวนการที่เกี่ยวข้อง

วิธีการเคลื่อนไหวของของเหลวในส่วนของกันและกันเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพทางความร้อนของการออกแบบอย่างสําคัญ:

วิศวกร ใช้ คอฟิเซนต์ การ แลกเปลี่ยน ความร้อน ทั้งหมด (U) เพื่อ วัด ว่า การ ออกแบบ ทํา งาน ได้ อย่าง มี ประสิทธิภาพ มากน้อยแค่ไหน.

• Q ((ความหน่วงความร้อน): พลังงานทั้งหมดที่ถ่ายทอด

• U: มาตรการรวมของความสามารถในการนําของวัสดุ ความสะอาดของพื้นผิว (ความสกปรก) และความวุ่นวายของของเหลว

• A: พื้นที่พื้นที่ทั้งหมดที่ว่างสําหรับการโอน

• ΔTlm: ความแตกต่างของอุณหภูมิเฉลี่ยของล็อก, ซึ่งแสดงให้เห็นถึงแรงขับเคลื่อน "เฉลี่ย" ทั่วความยาวของแลกเปลี่ยน

ถาม: เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทํางานกับก๊าซได้หรือไม่

ตอบ: ใช่ ขณะที่ก๊าซมีความสามารถในการนําไฟและความหนาแน่นต่ํากว่าของเหลวเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (เช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่เย็นด้วยอากาศหรือโค้ลปีกท่อ) ใช้อย่างแพร่หลายในการขนความร้อนไปยังหรือจากกระแสก๊าซ.

ถาม: ศัตรูที่ใหญ่ที่สุดของประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนคืออะไร?

ตอบ: ผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมเพิ่มความต้านทานทางความร้อนอย่างมากและลดปริมาณการถ่ายโอนความร้อนโดยรวม (U).

ถาม: ทําไมเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจึงมีช่องปิดใน?

ตอบ: แบฟเฟลบังคับให้ของเหลวใช้เส้นทางซิกซาก สร้างความวุ่นวายเทียม ความวุ่นวายนี้ทําให้อนุภาคของเหลวทั้งหมดเข้าสัมผัสกับพื้นผิวการถ่ายทอดความร้อนการป้องกัน "บริเวณตาย" และการเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุด.

คุณกําลังพยายามที่จะปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีอยู่ หรือคุณอยู่ในช่วงการออกแบบของโครงการความร้อนใหม่