Paano binabalanse ng Plate Fin Heat Exchanger ang kontradiksyon sa pagitan ng kahusayan sa pagpapalitan ng init at pagbaba ng presyon?

Sa Plate Fin Heat Exchanger , ang balanse sa pagitan ng kahusayan sa pagpapalitan ng init at pagbaba ng presyon ay isang pangunahing hamon sa disenyo. Karaniwan, mayroong isang magkasalungat na ugnayan sa pagitan ng kahusayan ng pagpapalitan ng init at pagbaba ng presyon, katulad:

Ang pagpapabuti ng kahusayan sa pagpapalitan ng init ay karaniwang nangangahulugan ng pagtaas ng lugar ng pagpapalitan ng init o pagpapahusay sa mga magulong katangian ng likido, na magpapataas sa resistensya ng friction ng fluid, na nagreresulta sa pagtaas ng pagbaba ng presyon.

Ang pagbabawas ng pagbaba ng presyon ay karaniwang nangangailangan ng pagbabawas ng resistensya ng daloy, tulad ng pagtaas ng daloy ng daloy ng likido, pagbabawas ng lugar ng mga palikpik, o pagbabago ng disenyo ng channel ng daloy, na maaaring humantong sa pagbaba ng kahusayan sa pagpapalitan ng init.

Paano balansehin ang kontradiksyon sa pagitan ng kahusayan sa pagpapalitan ng init at pagbaba ng presyon:

I-optimize ang disenyo ng palikpik
Hugis at kaayusan ng palikpik: Ang hugis, kapal, espasyo at pagkakaayos ng mga palikpik ay direktang nakakaapekto sa daloy at kahusayan ng pagpapalitan ng init ng likido. Halimbawa, ang paggamit ng mga kulot na palikpik o palikpik na palikpik ay maaaring magpapataas ng kaguluhan ng likido, mapabuti ang kahusayan sa pagpapalitan ng init, at gawing mas kumplikado ang landas ng daloy, at sa gayon ay mapabuti ang pamamahagi ng likido. Gayunpaman, ang ganitong disenyo ay madalas na nagpapataas ng pagbaba ng presyon, kaya kinakailangan na makahanap ng angkop na disenyo ng palikpik batay sa mga partikular na kinakailangan ng system.

Pagpili ng fin spacing: Ang pagpapataas ng fin spacing ay makakabawas sa fluid resistance at sa gayon ay mabawasan ang pressure drop, ngunit ang sobrang laki ng spacing ay magbabawas sa heat exchange area at makakaapekto sa heat exchange efficiency. Samakatuwid, ang puwang ng palikpik ay dapat na i-optimize ayon sa pangangailangan ng pag-load ng init at rate ng daloy ng likido.

Disenyo at pag-optimize ng daloy ng channel
Disenyo ng daanan ng daloy ng likido: Sa isang plate-fin heat exchanger, ang haba at pagiging kumplikado ng daloy ng likido ay makakaapekto sa pagkawala ng presyon ng likido. Kapag nagdidisenyo, subukang gawing pataas ng daloy ng likido ang lugar ng palitan ng init nang hindi tumataas ang labis na resistensya ng daloy. Halimbawa, maaaring gamitin ang staggered flow channel na disenyo upang mapataas ang contact area sa pagitan ng fluid at ng palikpik habang pinapanatili ang mababang presyon.

Parallel at series flow channel combination: Sa pamamagitan ng makatwirang pagsasama-sama ng parallel at series flow channels, ang heat exchange efficiency ay maaaring ma-maximize habang pinapanatili ang mababang pressure drop. Maaaring bawasan ng mga parallel flow channel ang resistensya ng fluid na dumadaan sa bawat channel, habang ang mga series flow channel ay nakakatulong upang mapataas ang heat exchange area.

Pagpili at pag-optimize ng likido
Mga katangian ng likido: Ang pagpili ng angkop na gumaganang fluid, lalo na kung isasaalang-alang ang lagkit, densidad, at thermal conductivity ng fluid, ay may mahalagang epekto sa pagkontrol ng kahusayan sa pagpapalitan ng init at pagbaba ng presyon. Sa pangkalahatan, ang mga low-viscosity fluid ay may mas maliit na pagbaba ng presyon kapag dumadaloy sa isang heat exchanger, ngunit ang kanilang thermal conductivity ay maaaring mas mababa, na maaaring magresulta sa mahinang heat exchange efficiency. Sa kabaligtaran, ang mga likidong may mataas na lagkit ay maaaring mapabuti ang kahusayan sa pagpapalitan ng init, ngunit madaling tumaas ang pagbaba ng presyon. Samakatuwid, kinakailangang piliin ang naaangkop na likido ayon sa partikular na sitwasyon ng aplikasyon.

Gumamit ng multi-fluid system

Multi-fluid heat transfer: Sa ilang mga application, ang pagbaba ng presyon sa bawat fluid channel ay maaaring bawasan sa pamamagitan ng pagpapakilala ng multi-fluid heat transfer. Halimbawa, ang isang split flow na disenyo ay maaaring gamitin upang gumawa ng iba't ibang mga likido na dumaloy sa iba't ibang mga channel ng daloy upang ma-optimize ang pagbaba ng presyon at epekto ng pagpapalitan ng init.

Makatwirang kontrol sa rate ng daloy
Pag-optimize ng rate ng daloy: Kung mas malaki ang daloy ng daloy, mas malakas ang epekto ng kaguluhan, mas mataas ang kahusayan sa pagpapalitan ng init, ngunit sa parehong oras ang pagbaba ng presyon ay tumataas din. Samakatuwid, napakahalaga na piliin ang rate ng daloy nang makatwiran. Karaniwan, ang daloy ng rate ng isang plate-fin heat exchanger ay inaayos sa pagitan ng 1.5 at 4 m/s. Sa pamamagitan ng pag-optimize ng flow rate sa pamamagitan ng numerical simulation at eksperimento, makikita ang balanse sa pagitan ng heat exchange efficiency at pressure drop.

Gumamit ng mahusay na mga ibabaw ng pagpapalitan ng init
Pagkontrol ng pagkamagaspang sa ibabaw: Sa pamamagitan ng pagdidisenyo at pagpapahusay sa ibabaw (tulad ng pagpapagapang sa ibabaw, pagsabog o pagtatakip ng mga espesyal na coatings), ang kapasidad ng paglipat ng init ng ibabaw ng heat exchanger ay maaaring tumaas, ang thermal resistance ay maaaring mabawasan, at ang kahusayan ng pagpapalitan ng init ay maaaring mapabuti, habang ang pagkawala ng presyon ng daloy ay maaaring kontrolin sa isang tiyak na lawak.

Pag-optimize ng laki ng heat exchanger
Sa panahon ng disenyo, ang lugar ng pagpapalitan ng init ay maaaring dagdagan sa pamamagitan ng pagtaas ng laki ng heat exchanger (pagtaas ng bilang ng mga palikpik at ang haba ng channel ng daloy), ngunit ang masyadong malaki ang sukat ay maaaring magresulta sa labis na pagbaba ng presyon. Ang pag-optimize ng laki ay nangangailangan ng paghahanap ng pinakamahusay na punto sa pagitan ng pangangailangan ng palitan ng init at ang pinapayagang pagbaba ng presyon.

Upang balansehin ang kontradiksyon sa pagitan ng kahusayan sa pagpapalitan ng init at pagbaba ng presyon, kailangang komprehensibong isaalang-alang ang mga salik gaya ng disenyo ng palikpik, pag-optimize ng channel ng daloy, pagpili ng likido, at kontrol sa rate ng daloy. Sa pamamagitan ng numerical simulation, experimental verification at system optimization, ang pressure drop ay makokontrol sa loob ng isang katanggap-tanggap na hanay habang natutugunan ang mga kinakailangan sa pagpapalitan ng init. Ang pag-optimize na ito ay karaniwang isang umuulit na proseso na nangangailangan ng patuloy na pagsasaayos at pagpapabuti sa mga praktikal na aplikasyon.