Plate Fin Heat Exchanger สร้างสมดุลระหว่างความขัดแย้งระหว่างประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนและแรงดันตกอย่างไร

ใน แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนแบบครีบ ความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนและแรงดันตกถือเป็นความท้าทายในการออกแบบที่สำคัญ โดยปกติแล้วจะมีความสัมพันธ์ที่เป็นปฏิปักษ์ระหว่างประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนกับแรงดันตกคร่อม กล่าวคือ:

การปรับปรุงประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนมักหมายถึงการเพิ่มพื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนหรือเพิ่มลักษณะการปั่นป่วนของของไหล ซึ่งจะเพิ่มความต้านทานการเสียดสีของของไหล ส่งผลให้แรงดันตกคร่อมเพิ่มขึ้น

การลดแรงดันตกมักจะต้องลดความต้านทานการไหล เช่น เพิ่มเส้นทางการไหลของของเหลว ลดพื้นที่ครีบ หรือเปลี่ยนการออกแบบช่องการไหลซึ่งอาจส่งผลให้ประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนลดลง

วิธีปรับสมดุลความขัดแย้งระหว่างประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนและแรงดันตกคร่อม:

เพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบครีบ
รูปร่างและการจัดเรียงครีบ: รูปร่าง ความหนา ระยะห่าง และการจัดเรียงของครีบส่งผลโดยตรงต่อการไหลและประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนของของไหล ตัวอย่างเช่น การใช้ครีบหยักหรือครีบเกลียวสามารถเพิ่มความปั่นป่วนของของเหลว ปรับปรุงประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อน และทำให้เส้นทางการไหลซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งจะช่วยปรับปรุงการกระจายตัวของของเหลว อย่างไรก็ตาม การออกแบบดังกล่าวมักจะเพิ่มแรงดันตกคร่อม ดังนั้นจึงจำเป็นต้องค้นหาการออกแบบครีบที่เหมาะสมตามความต้องการเฉพาะของระบบ

การเลือกระยะห่างของครีบ: การเพิ่มระยะห่างของครีบสามารถลดความต้านทานของของเหลวและลดแรงดันตกคร่อม แต่ระยะห่างที่ใหญ่เกินไปจะลดพื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนและส่งผลต่อประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อน ดังนั้นระยะห่างของครีบควรได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสมตามความต้องการในการรับภาระความร้อนและอัตราการไหลของของไหล

การออกแบบและการเพิ่มประสิทธิภาพช่องทางการไหล
การออกแบบเส้นทางการไหลของของไหล: ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเพลทฟิน ความยาวและความซับซ้อนของเส้นทางการไหลของของไหลจะส่งผลต่อการสูญเสียแรงดันของของไหล เมื่อออกแบบให้พยายามทำให้เส้นทางการไหลของของไหลเพิ่มพื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนโดยไม่เพิ่มความต้านทานการไหลมากเกินไป ตัวอย่างเช่น การออกแบบช่องการไหลแบบเซสามารถใช้เพื่อเพิ่มพื้นที่สัมผัสระหว่างของไหลและครีบในขณะที่ยังคงรักษาแรงดันตกคร่อมต่ำไว้

การผสมผสานช่องการไหลแบบขนานและแบบอนุกรม: ด้วยการรวมช่องการไหลแบบขนานและแบบอนุกรมอย่างสมเหตุสมผล ทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนได้สูงสุดโดยยังคงรักษาแรงดันตกคร่อมต่ำไว้ ช่องการไหลแบบขนานสามารถลดความต้านทานของของไหลที่ไหลผ่านแต่ละช่องได้ ในขณะที่ช่องการไหลแบบอนุกรมจะช่วยเพิ่มพื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อน

การเลือกและการเพิ่มประสิทธิภาพของของไหล
คุณสมบัติของของไหล: การเลือกน้ำมันทำงานที่เหมาะสม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาถึงความหนืด ความหนาแน่น และการนำความร้อนของของเหลว มีผลกระทบสำคัญต่อการควบคุมประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนและแรงดันตกคร่อม โดยทั่วไปแล้ว ของเหลวที่มีความหนืดต่ำจะมีแรงดันตกคร่อมน้อยกว่าเมื่อไหลในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน แต่ค่าการนำความร้อนอาจต่ำกว่า ซึ่งอาจส่งผลให้ประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนต่ำ ในทางตรงกันข้าม ของเหลวที่มีความหนืดสูงสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนได้ แต่มีแนวโน้มที่จะเพิ่มแรงดันตกคร่อม ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเลือกของเหลวที่เหมาะสมตามสถานการณ์การใช้งานเฉพาะ

ใช้ระบบมัลติฟลูอิด

การถ่ายเทความร้อนของของไหลหลายตัว: ในบางการใช้งาน ความดันตกในแต่ละช่องของของไหลสามารถลดลงได้โดยการแนะนำการถ่ายเทความร้อนของของไหลหลายตัว ตัวอย่างเช่น การออกแบบการไหลแบบแยกสามารถใช้เพื่อทำให้ของเหลวต่างๆ ไหลในช่องการไหลที่แตกต่างกัน เพื่อปรับแรงดันตกคร่อมและผลกระทบจากการแลกเปลี่ยนความร้อนให้เหมาะสม

การควบคุมอัตราการไหลที่เหมาะสม
การปรับอัตราการไหลให้เหมาะสม: ยิ่งอัตราการไหลยิ่งมาก ผลกระทบจากความปั่นป่วนก็จะยิ่งมากขึ้น ประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนก็จะยิ่งสูงขึ้น แต่ในขณะเดียวกัน แรงดันตกก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ดังนั้นการเลือกอัตราการไหลอย่างสมเหตุสมผลจึงเป็นสิ่งสำคัญมาก โดยปกติ อัตราการไหลของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเพลทฟินจะถูกปรับระหว่าง 1.5 ถึง 4 เมตร/วินาที ด้วยการปรับอัตราการไหลให้เหมาะสมผ่านการจำลองเชิงตัวเลขและการทดลอง คุณจะพบความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนและแรงดันตกคร่อม

ใช้พื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีประสิทธิภาพ
การควบคุมความหยาบของพื้นผิว: ด้วยการออกแบบและปรับปรุงพื้นผิว (เช่น การทำให้ผิวหยาบ การพ่นหรือการหุ้มด้วยการเคลือบพิเศษ) ความสามารถในการถ่ายเทความร้อนของพื้นผิวตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจะเพิ่มขึ้น ความต้านทานความร้อนจะลดลง และประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนสามารถปรับปรุงได้ ในขณะที่สามารถควบคุมการสูญเสียแรงดันของการไหลได้ในระดับหนึ่ง

การปรับขนาดตัวแลกเปลี่ยนความร้อนให้เหมาะสม
ในระหว่างการออกแบบ พื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการเพิ่มขนาดของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน (การเพิ่มจำนวนครีบและความยาวของช่องการไหล) แต่ขนาดใหญ่เกินไปอาจส่งผลให้แรงดันตกมากเกินไป การเพิ่มประสิทธิภาพขนาดจำเป็นต้องค้นหาจุดที่ดีที่สุดระหว่างความต้องการการแลกเปลี่ยนความร้อนและแรงดันตกคร่อมที่ยอมรับได้

เพื่อสร้างความสมดุลระหว่างความขัดแย้งระหว่างประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนและแรงดันตก จำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ อย่างครอบคลุม เช่น การออกแบบครีบ การปรับช่องการไหลให้เหมาะสม การเลือกของไหล และการควบคุมอัตราการไหล ด้วยการจำลองเชิงตัวเลข การตรวจสอบการทดลอง และการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบ ทำให้สามารถควบคุมแรงดันตกคร่อมได้ภายในช่วงที่ยอมรับได้ในขณะที่เป็นไปตามข้อกำหนดการแลกเปลี่ยนความร้อน การเพิ่มประสิทธิภาพนี้มักเป็นกระบวนการที่ต้องทำซ้ำๆ ซึ่งต้องมีการปรับเปลี่ยนและปรับปรุงอย่างต่อเนื่องในการใช้งานจริง