Ինչպե՞ս է ջերմափոխանակիչը հասնում կոնվեկցիոն ջերմության փոխանցմանը:
Թիթեղային ջերմափոխանակիչները հիմնականում օգտագործում են կոնվեկցիա երկու սառը և տաք միջավայրերի միջև ջերմափոխանակության հասնելու համար, և հեղուկի-հեղուկի փոխանակումը ջերմափոխանակիչների սովորաբար օգտագործվող մեթոդներից մեկն է:
Կոնվեկցիոն ջերմության փոխանցումը ջերմության փոխանցման ամենատարածված և հիմնարար մեթոդներից մեկն է: Ջերմափոխանակման գործընթացում հեղուկ միջավայրը միշտ շփվում է ջերմափոխանակիչի պատի հետ: Հետևաբար, ջերմության փոխանցումը կատարվում է հեղուկների շարունակական հակադրվող հոսքով: Այնուհետև ջերմությունը փոխանակվում է ջերմաստիճանի տարբերության միջոցովջերմափոխանակիչպատը և հեղուկները: Սա այն է, ինչի մասին մենք այսօր խոսում ենք՝ կոնվեկցիոն ջերմության փոխանցում:
Թիթեղային ջերմափոխանակիչներն ապահովում են արդյունավետ կոնվեկցիոն ջերմափոխանակություն երկու հեղուկների միջև տարբեր ջերմաստիճաններով (սովորաբար սառը հեղուկ և տաք հեղուկ) մեկուսացված վիճակում հատուկ թիթեղային կառուցվածքի նախագծման, հեղուկի հարկադիր հաղորդման և ջերմափոխանակման արդյունավետ ուղու միջոցով: Դրա հիմնական սկզբունքը կարելի է բաժանել երեք հիմնական օղակների. Իրականացման կոնկրետ գործընթացը հետևյալն է.
Թիթեղային ջերմափոխանակիչի ջերմափոխանակման հզորությունը հիմնականում կախված է ջերմափոխանակման թիթեղների հատուկ դիզայնից: Այս կառույցներն ուղղակիորեն որոշում են հեղուկի հոսքի օրինաչափությունը և ջերմության փոխանցման տարածքը և հանդիսանում են կոնվեկտիվ ջերմափոխանակման հիմքը.
Կոնվեկտիվ ջերմային փոխանցման էությունը «մակրո-հեղուկի հոսք + մոլեկուլային միկրո-ջերմային փոխանցման» համակցությունն է։ Թիթեղային ջերմափոխանակիչներն օգտագործում են արտաքին հզորություն (պոմպեր, օդափոխիչներ) հեղուկի հոսքը ստիպելու համար՝ ջերմափոխանակման գործընթացը վարելով երկու քայլով.
Արտաքին պոմպերով պայմանավորված՝ սառը և տաք հեղուկները մտնում են իրենց համապատասխան անկախ հոսքի ուղիները.
Սառը հեղուկը «սառը հեղուկի մուտքից» մտնում է մեկ այլ հոսքային ալիքներ, որոնք նույնպես հոսում են տուրբուլենտ ձևով, ջերմությունը փոխանակելով թիթեղների հետ:
Հոսքի ալիքների միջև չափազանց փոքր բացերի պատճառով (սովորաբար 2-5 մմ), հեղուկը «սեղմվում է» հոսքի ընթացքում՝ հետագայում ուժեղացնելով տուրբուլենտ հոսքը և կանխելով հեղուկի տեղայնացված լճացումը, որը կարող է նվազեցնել ջերմափոխանակման արդյունավետությունը:
Ճարտարապետական ձևավորում և պլանավորում cepteur sint occaecat cupidatat proident, տիրացած իմ ամբողջ հոգուն, ինչպես գարնան այս քաղցր առավոտները, որոնք ես վայելում եմ ամբողջությամբ...Ճարտարապետական ձևավորում և պլանավորում elit,sed do eiusmod tempor incididunt labore et dolore magna aliqua. այն դեռ նվազագույն է:
Կոնվեկտիվ ջերմային փոխանցման առանցքը «ջերմության փոխանցում տաք հեղուկից սառը հեղուկ»: Թիթեղը գործում է որպես մեկուսացման և ջերմության փոխանցման միջոց՝ առանցքային դեր խաղալով ջերմության փոխանցման գործում: Այն ավարտվում է երեք քայլով.
Առաջին. Ջերմային հեղուկ → ափսե (Կոնվեկցիոն ջերմության փոխանցում)
Երբ տաք հեղուկը հոսում է տուրբուլենտ, բարձր-ջերմաստիճանի մոլեկուլներն ուժգին բախվում են ափսեի մակերեսին՝ ջերմություն փոխանցելով թիթեղին «կոնվեկցիայի» միջոցով (այս պահին ափսեի տաք հեղուկին ամենամոտ կողմի ջերմաստիճանը մեծանում է)։
Երկրորդ անգամ՝ ափսեի ներսում (ջերմային փոխանցում)
Թիթեղները պատրաստված են մետաղից (բարձր ջերմահաղորդականությամբ, օրինակ՝ չժանգոտվող պողպատից (մոտ 16W/(m・K) և տիտանի համաձուլվածքից (մոտ 17W/(m・K)))։ շարժումը»:
Երրորդ անգամ՝ ափսե → Սառը հեղուկ (կոնվեկցիոն ջերմության փոխանցում).
Թիթեղի ցածր-ջերմաստիճանի կողմը շփվում է սառը հեղուկի հետ, և սառը հեղուկի մոլեկուլների բախման հետևանքով տուրբուլենտ հոսքի մեջ ջերմությունը կրկին տեղափոխվում է սառը հեղուկ «կոնվեկցիայի» միջոցով (այս պահին սառը հեղուկի ջերմաստիճանը մեծանում է, իսկ տաք հեղուկի ջերմաստիճանը նվազում է):
Բացի հիմնական սկզբունքներից, ափսեի հետևյալ դիզայնի մանրամասներըջերմափոխանակիչտրամադրում են նաև կոնվեկտիվ ջերմության փոխանցման երաշխիքներ. Անջատելի կառուցվածք. պահպանում է մաքրությունը:
Սովորաբար, քանի որ օգտագործվող երկու կրիչները տարբեր են, սարքավորումների ներսում դրանց հոսքի դինամիկան նույնպես տարբեր է, ինչը կարող է հանգեցնել զգալի տարբերությունների կոնվեկտիվ ջերմության փոխանցման մեջ: Կոնվեկտիվ ջերմության փոխանցումը սովորաբար բաժանվում է երկու իրավիճակի: Մեկը բնական կոնվեկցիոն ջերմության փոխանցումն է, որը հոսքի ջերմության փոխանցումն է, որը առաջանում է պատի միջով երկու միջավայրերի տարբեր ջերմաստիճանների և խտությունների արդյունքում: Երկրորդը հարկադիր կոնվեկցիոն ջերմության փոխանցումն է, որը արտաքին հարկադիր ուժերի կողմից առաջացած հոսքի ջերմության փոխանցումն է (օրինակ՝ պոմպեր, օդափոխիչներ և այլ սարքավորումներ)։ Օրինակ, օդի ջերմափոխանակման գործակիցը բնական հոսքում կազմում է ընդամենը 5~25W/(m2. աստիճան), բայց երբ կատարվում է հարկադիր հոսք, օդի ջերմափոխանցման գործակիցը բարձրանում է մինչև 10~100W(m2. աստիճան):
Կան բազմաթիվ գործոններ, որոնք ազդում են միջավայրի ջերմափոխանակման արդյունավետության վրա, ինչպիսիք են բուն հեղուկ միջավայրի ֆիզիկական հատկությունները.