Korpus- ja torusoojusvahetite projekteerimisel arvesse võetavad tegurid

Soojusvahetusseadmeid on mitut tüüpi ja iga konkreetse soojusülekande tingimuse jaoks saab optimeerimise valiku kaudu saada sobivaima seadmemudeli. Kui seda seadmemudelit kasutatakse muudes tingimustes, võib soojusülekande efekt oluliselt muutuda. Seetõttu on soojusvaheti tüübi valimine konkreetsete töötingimuste jaoks oluline ja keeruline ülesanne. Kest- ja torusoojusvahetite projekteerimisel tasub arvestada järgmiste teguritega.
1. Voolukiiruse valik
Voolukiirus on soojusvaheti konstruktsioonis oluline muutuja. Vooluhulga suurendamine suurendab soojusülekande koefitsienti, samas suureneb vastavalt ka rõhu langus ja voolutarve. Kui kasutatakse pumpamisvedelikku, tuleks rõhulangust võimalikult palju tarbida soojusvahetil, mitte reguleerimisventiilil. See võib tugineda voolukiiruse suurendamisele, et parandada soojusülekande efektiivsust.
Suurema voolukiiruse kasutamisel on kaks eelist: esiteks suurendab see üldist soojusülekandetegurit, vähendades seeläbi soojusülekande pindala; Teine eesmärk on vähendada toru pinnale mustuse tekkimise võimalust. Kuid see suurendab vastavalt ka takistust ja energiatarbimist, nii et sobiva voolukiiruse lõpuks on vaja majanduslikku võrdlust.
Lisaks tuleb voolukiiruse valikul arvestada ka konstruktsiooninõuetega. Seadmete tõsise kulumise vältimiseks ei tohiks arvutatud voolukiirus ületada maksimaalset lubatud empiirilist voolukiirust.
2. Rõhulanguse lubamise valik
Suurema rõhulanguse valimine võib suurendada voolukiirust, suurendades seeläbi soojusülekande efektiivsust ja vähendades soojusülekande pindala. Märkimisväärne rõhulangus suurendab aga ka pumba kasutuskulusid. Sobiva rõhulanguse väärtuse kindlaksmääramiseks tuleb seadmete suurust korduvalt kohandada ja arvutusi optimeerida soojusvaheti aastase kogumaksumuse alusel.
Enamikus seadmetes võib avastada, et ühe külje soojustakistus on oluliselt suurem kui teisel küljel ja selle külje soojustakistus muutub kontrollsoojustakistuseks. Korpuse külje soojustakistust saab reguleerida deflektoriplaatide arvu suurendamise või kesta läbimõõdu vähendamisega, et suurendada vedeliku voolukiirust korpuse küljel ja vähendada soojusülekande soojustakistust. Deflektorplaatide vahekauguse vähendamine on siiski piiratud ja üldjuhul ei tohi see olla väiksem kui 1/5 kesta läbimõõdust või 50 mm. Kui toru külje soojustakistus on kontrollkülg, siis vedeliku voolukiiruse suurendamiseks tuginetakse toru küpsuse suurendamisele.
Kui vedelik on viskoossete materjalidega tegelemisel laminaarses voolus, transporditakse materjal läbi kesta külje. Tulenevalt turbulentse vedeliku voolu kalduvusest kesta küljel on võimalik saavutada suurem soojusülekande kiirus ja samuti saab parandada rõhulanguse kontrolli.
3. Vedeliku määramine kesta ja toru protsessis
Peamiselt lähtudes vedeliku töörõhust ja temperatuurist, olemasolevast rõhulangust, struktuurist ja korrosiooniomadustest, samuti vajalike seadmematerjalide valikust, kaalutakse vedelikule sobivat teed. Valides võib arvesse võtta järgmisi tegureid:
Torujuhtmete paigaldamiseks sobivad vedelikud hõlmavad vett, veeauru või tugevalt söövitavaid vedelikke; Mürgised vedelikud; Lihtne struktureerida vedelikke; Kõrge temperatuuri või kõrgsurve töövedelikud jne.
Kestaprotsessi jaoks sobiv vedelik on ülemise destillaadi kondenseerumine; Süsivesinike kondenseerimine ja uuesti keetmine; Toruliitmike rõhu langusega juhitav vedelik; Kõrge viskoossusega vedelik jne.
Pärast ülaltoodud olukorra kõrvaldamist peaks meediumi tee valimine keskenduma soojusülekandeteguri parandamisele ja rõhulanguse maksimaalsele ärakasutamisele. Tulenevalt asjaolust, et keskkonna voolul kesta poolel on kalduvus turbulentsile (Re suurem või võrdne 100), on üldiselt kasulik läbida kõrge viskoossusega või väikese voolukiirusega vedelikke, st madala Reynoldsi arvuga vedelikke, läbi kesta külje.
Vastupidi, kui vedelik võib tekitada torupoolses turbulentsi, on mõistlikum korraldada toru pool. Rõhulanguse vaatenurgast lähtudes on üldiselt mõistlik kasutada kesta läbipääsu jaoks madalat Reynoldsi numbrit.
4. Soojusvahetuse lõpliku temperatuuri määramine
Soojusvahetuse lõplik temperatuur määratakse üldiselt protsessi vajadustega. Kui soojusvahetuse lõpptemperatuuri saab valida, on selle väärtusel oluline mõju soojusvaheti majanduslikule ratsionaalsusele. Kui kuuma vedeliku väljalasketemperatuur on võrdne külma vedeliku omaga, on soojuskasutuse efektiivsus kõrgeim, kuid efektiivse soojusülekande temperatuuride vahe on väikseim ja soojusülekande pindala suurim.
Lisaks ei ole logistilise väljalaskeava temperatuuri määramisel soovitav kasutada temperatuuri ristmikku, kus kuuma vedeliku väljalaskeava temperatuur on madalam kui külma vedeliku väljalaskeava temperatuur.
5. Seadme struktuuri valik
Teatud protsessitingimuste puhul on esimene samm seadme kuju kindlaksmääramine, näiteks fikseeritud torulehe või ujuva peaga vormi valimine. Vaadake allolevat tabelit 1-7
Soojusvahetite projekteerimisprotsessis võib soojusülekande tõhustamise üldise eesmärgi kokku võtta järgmiselt: soojusvaheti mõõtmete vähendamine antud soojusülekandevõime juures; Parandage olemasolevate soojusvahetite jõudlust; Vähendage voolava töövedeliku temperatuuride erinevust; Või vähendage pumba võimsust.
Soojusülekande protsess viitab protsessile, kus kaks vedelikku vahetavad soojust läbi kõva seadme seina. Vastavalt vedeliku soojusülekande režiimile võib selle põhimõtteliselt jagada kahte tüüpi: faasimuutus ja faasimuutus. Teadusuuringud soojusülekande tehnoloogia täiustamiseks ilma faasimuutusprotsessita võtavad üldiselt vastavad meetmed, mis põhinevad soojustakistuse poole kontrollimisel:
Kui kasutatakse toru sise- või välispinna laiendamist; Toru sisestatud võõrkehade kasutamine; Muutke kimbu tugikomponentide kuju; Segunematute madala keemispunktiga lisandite ja muude meetodite lisamine soojusülekande efektiivsuse suurendamiseks.