Kako toplotni izmenjevalnik doseže konvekcijski prenos toplote?
Ploščati izmenjevalniki toplote v glavnem uporabljajo konvekcijo med dvema hladnima in vročima medijema za doseganje izmenjave toplote, tekoča-izmenjava tekočine pa je ena od pogosto uporabljenih metod toplotnih izmenjevalcev.
Konvekcijski prenos toplote je eden najpogostejših in temeljnih načinov prenosa toplote. Med postopkom prenosa toplote je tekoči medij vedno v stiku s steno izmenjevalnika toplote. Zato se prenos toplote doseže z neprekinjenim protitočnim tokom tekočin. Toplota se nato izmenjuje preko temperaturne razlike medtoplotni izmenjevalnikstene in tekočine. To je tisto, o čemer govorimo danes: konvekcijski prenos toplote.
Ploščni izmenjevalniki toplote dosegajo učinkovito konvekcijsko izmenjavo toplote med dvema tekočinama z različnimi temperaturami (običajno hladno tekočino in vročo tekočino) v izoliranem stanju s posebno zasnovo ploščate strukture, prisilnim prevajanjem tekočine in učinkovito potjo prenosa toplote. Njegovo osrednje načelo je mogoče razčleniti na tri ključne povezave: strukturna zasnova → tok tekočine → prenos toplote. Poseben postopek izvajanja je naslednji:
Zmogljivost prenosa toplote ploščnega izmenjevalnika toplote je odvisna predvsem od posebne izvedbe plošč izmenjevalnika toplote. Te strukture neposredno določajo vzorec toka in območje prenosa toplote tekočine ter so osnova konvektivnega prenosa toplote:
Bistvo konvektivnega prenosa toplote je kombinacija »makro-toka tekočine + molekularnega mikro-prenosa toplote«. Ploščati izmenjevalniki toplote uporabljajo zunanjo moč (črpalke, ventilatorji), da prisilijo pretok tekočine in poganjajo proces prenosa toplote v dveh korakih:
Hladne in vroče tekočine, ki jih poganjajo zunanje črpalke, vstopijo v svoje neodvisne pretočne kanale:
Hladna tekočina vstopi v drug sklop pretočnih kanalov iz "dovoda hladne tekočine", prav tako teče v turbulentnem vzorcu in izmenjuje toploto s ploščami.
Zaradi izredno majhnih rež med pretočnimi kanali (običajno 2-5 mm) se tekočina med pretokom "stisne", kar dodatno poveča turbulentni tok in prepreči lokalno stagnacijo tekočine, ki bi lahko zmanjšala učinkovitost prenosa toplote.
Arhitekturno načrtovanje in načrtovanje cepteur sint occaecat cupidatat proident, prevzel mojo celotno dušo, kot ta sladka pomladna jutra, v katerih uživam z vsem...Architecturno načrtovanje in načrtovanje cepteur sint occaecat cupidatat proident, prevzeto mojo vso dušo, kot ta sladka jutra pomladi, v katerih uživam z vsem Lorem ipsum dolor sit ament, consectetur adipisicing elit,sed do eiusmod tempor incididunt labore et dolore magna aliqua. it enim ad minim veniam.
Jedro konvektivnega prenosa toplote je "prenos toplote iz vroče tekočine v hladno tekočino". Plošča deluje kot izolacija in medij za prenos toplote ter igra ključno vlogo pri prenosu toplote. Dokonča se v treh korakih:
Prvič: Toplotna tekočina → Plošča (konvekcijski prenos toplote)
Ko vroča tekočina teče turbulentno, visoko{0}}temperaturne molekule močno trčijo ob površino plošče in prenašajo toploto na ploščo s "konvekcijo" (v tem času se temperatura strani plošče, ki je najbližja vroči tekočini, poveča).
Drugič: znotraj plošče (toplotna prevodnost)
Plošče so narejene iz kovine (z visoko toplotno prevodnostjo, na primer iz nerjavečega jekla (približno 16 W/(m・K) in titanove zlitine (približno 17 W/(m・K))). Toplota se znotraj plošč prek »molekularnega toplotnega gibanja« hitro prenese s strani z visoko-temperaturo (stran z vročo tekočino) na stran z nizko{4}}temperaturo (stran s hladno tekočino).
Tretjič: plošča → hladna tekočina (konvekcijski prenos toplote):
Nizko{0}}temperaturna stran plošče je v stiku s hladno tekočino in s trkom molekul hladne tekočine v turbulentnem toku se toplota ponovno prenese na hladno tekočino s "konvekcijo" (v tem času se temperatura hladne tekočine poveča in temperatura vroče tekočine zniža).
Poleg osnovnih načel, naslednje podrobnosti oblikovanja ploščetoplotni izmenjevalnikzagotavljajo tudi garancije za konvekcijski prenos toplote: Snemljiva struktura: ohranja čistočo.
Ker sta uporabljena medija različna, je tudi dinamika njunega toka znotraj opreme različna, kar lahko vodi do znatnih razlik v konvekcijskem prenosu toplote. Konvektivni prenos toplote je na splošno razdeljen na dve situaciji. Ena je naravni konvekcijski prenos toplote, ki je tokovni prenos toplote, ki nastane zaradi različnih temperatur in gostot dveh medijev skozi steno. Drugi je prenos toplote s prisilno konvekcijo, ki je prenos toplote s tokom, ki ga ustvarjajo zunanje prisilne sile (kot so črpalke, ventilatorji in druga oprema). V primeru prisilne konvekcije bo pretok same tekočine večji od pretoka v naravnem stanju, učinkovitost konvektivnega prenosa toplote pa bo tudi visoka. Na primer, koeficient toplotnega prehoda zraka v naravnem toku je samo 5~25 W/(m2. stopinja), ko pa se izvaja prisilni tok, se koeficient toplotne prehodnosti zraka poveča na 10~100 W(m2. stopinja).
Obstaja veliko dejavnikov, ki vplivajo na učinkovitost prenosa toplote medija, kot so fizikalne lastnosti samega tekočega medija: gostota, specifična toplotna kapaciteta, toplotna prevodnost itd., kot tudi sama zasnova opreme za izmenjavo toplote: velikost plošče za izmenjavo toplote, oblika plošče itd., in način pretoka medija v opremi, kar bo vse vplivalo na dejansko učinkovitost konvektivnega prenosa toplote.