Термообменник, о котором мы обычно говорим, относится к холодовой, тепловой жидкости, протекающей внутри нее, которая обеспечивает непрерывный теплообмен между холодными и тепловыми потоками без контакта и проникновения друг с другом с целью регулирования температуры жидкости или повторного использования тепловой энергии или изменения физического состояния жидкости (конденсация или испарение жидкости).
Термообменник, о котором мы обычно говорим, относится к холодовой, тепловой жидкости, протекающей внутри нее, которая обеспечивает непрерывный теплообмен между холодными и тепловыми потоками без контакта и проникновения друг с другом с целью регулирования температуры жидкости или повторного использования тепловой энергии или изменения физического состояния жидкости (конденсация или испарение жидкости);Путь теплообмена заключается в следующем: холодная и горячая жидкость разделена теплопроводной металлической стенкой, теплопроводная металлическая стенка имеет хорошую теплопроводность, близкая к жидкости с обеих сторон теплопроводной металлической стенки, когда температура различна, высокотемпературная боковая жидкость (тепловая сторона) передает тепло на теплопроводную металлическую стенку, а затем теплопроводная металлическая стенка передает тепло на криогенную боковую жидкость (холодную сторону) для достижения теплообмена между холодной и тепловой жидкостью, которая является как теплопередающей, так и несущей частью, эта теплопроводящая металлическая стенка является самой важной частью теплообменника.
1. Эффективность теплообмена теплообменника
В случае, когда жидкость определена, состояние потока жидкости (направление и размер скорости потока) по обеим сторонам металлической стенки теплопередачи является ключевым фактором, влияющим на эффективность теплопередачи: когда направление скорости потока жидкости прямо параллельно поверхности металлической стенки теплопередачи (ламинарный поток), его теплопередача имеет наименьшую эффективность, поскольку, близко к поверхности металлической стенки теплопередачи, между слоем жидкой пленки и поверхностью металлической стенки существует прямой контакт, между жидкостью и поверхностью металлической стенки существует полная теплопередача, но слой жидкости вдали от поверхности теплопередачи металлической стенки не может вступать в прямой контакт с металлической стенкой теплопередачи, поэтому жидкость, удаленная от поверхности металлической стенки, не может передавать тепло непосредственно между стенкой металла и поверхностью, жидкий тонкий слой, близкий к стенке теплопроводного металла, становится терморезистивным слоем вдали от слоя жидкости на стенке теплопроводного металла, так что жидкость в канале, близкая к середине потока, не может в полной мере участвовать в теплообмене,таким образом, жидкость в ламинарном состоянии имеет наименьшую общую эффективность теплопередачи;Когда направление потока жидкости имеет угол падения и угол отражения α с металлической стенкой (турбулентность), эффективность теплопередачи значительно повышается, так как жидкость, попадающая в поверхность теплопроводного металла, отражается сразу же после контакта с металлической стенкой теплопроводного металла и покидает поверхность теплопроводного металла, нет фиксированной пленки, так что жидкость, удаленная от поверхности теплопроводного металла, может быстро прослеживаться и попадать в прямой контакт с металлической стенкой теплопроводного металла, достигая теплопроводности, так что циркуляция позволяет всем жидкостям, проходящим через канал, иметь одинаковую вероятность прямого контакта с теплопроводной металлической стенкой и достижения теплопроводности с металлической стенкой, Таким образом, общая эффективность теплопередачи значительно повышается, чем больше угол падения α, тем выше эффективность теплопередачи;Чем больше скорость потока, тем выше эффективность теплообмена.
2. Способность теплопередачи металлических стенок выдерживать давление
При одинаковой толщине металлической стенки теплопередачи и материале, несущая способность металлической стенки теплопередачи определяется формой металлической стенки теплопередачи, плоская металлическая стенка теплопередачи имеет наименьшую пропускную способность, цилиндрическая металлическая стенка теплопередачи имеет самую высокую пропускную способность, цилиндрическая металлическая стенка теплопередачи с ее диаметром увеличивается, ее несущая способность быстро уменьшается.
3. Способность к самоочищению металлических стенок теплопередачи
Многие промышленные жидкости всегда содержат определенное количество примесей, в течение многих лет эксплуатации, эта примесь будет осаждаться на металлической стенке теплопередачи, образуя слой грязи, который может привести к снижению теплопроводности поверхности теплопередачи металла, эффективность теплопередачи со временем ослабевает, а также легко блокировать канал жидкости, теряя основную функцию теплообменника;Чтобы обеспечить долгосрочную и стабильную работу теплообменника, металлическая стенка теплопередачи должна обладать способностью к самоочищению, чтобы предотвратить осаждение примесей в жидкости на ее поверхности; Для достижения этой цели решающее значение имеет направление потока жидкости по обе стороны стенки теплопередачи металла, которое не имеет самоочищающейся способности, когда направление потока прямо параллельно стенке теплопередачи металла; Направление скорости потока и поверхность металлической стенки теплопередачи имеют угол падения α, способность к самоочищению, чем больше угол падения α, тем быстрее скорость потока, тем сильнее сила размыва жидкости на поверхности металлической стенки теплопередачи, тем сильнее способность к самоочищению.
Коаксиальный теплообменник является инновационным членом семейства теплообменников, он также имеет преимущества высокой эффективности теплопередачи, высокой пропускной способности, сильной самоочищающейся способности, является другим типом теплообменника не может сравниться с новым теплообменником. Она имеет следующую конкретную структуру:
Коаксиальный теплообменник состоит из нескольких групп коаксиальных элементов, собранных бок о бок, каждая группа коаксиальных элементов состоит из пятислойной коаксиальной сборки теплообменных труб, между пятью слоями теплообменных труб остается определенное пространство расстояния, в качестве канала, через который проходит жидкость, каждый слой теплообменных труб представляет собой металлическую стенку теплообменника, внутреннюю и внешнюю стороны каждого слоя теплообменных труб протекают через жидкость двух разных температур при высокой и низкой температуре, каждый слой теплообменных труб обмотан осевой спиральной полосой равного диаметра, образуя пять различных осевых спиральных каналов равного диаметра, направляющих жидкость вдоль этих пяти равноосевых каналов, Эта осевая спиральная направляющая полоса равного диаметра оказывает вспомогательное воздействие на каждый слой теплообменника, обеспечивая общую стабильность коаксиального элемента, как показано ниже, из внешней внутренней, пятислойной теплообменной трубы последовательно образуют пять различных осевых спиральных каналов равного диаметра,в свою очередь, канал 1, канал 2, канал 3, канал 4 и канал 5, межфазный канал 1, канал 3 и канал 5 проходят через одну и ту же жидкость, межфазный канал 2 и канал 4 проходят в обратном направлении через ту же другую жидкость, так что тепловая масса высокотемпературной боковой жидкости передается низкотемпературной боковой жидкости через каждый слой теплопроводной металлической стенки (теплообменная труба), что обеспечивает бесконтактный и непроницаемый теплообмен между двумя жидкостями.
Конструктивная форма коаксиального теплообменника определяет его следующие преимущества:
По сравнению с трубчатым теплообменником, коаксиальный теплообменник имеет преимущества высокой эффективности теплообмена, не блокирует, простая конструкция низкая стоимость, длительный срок службы: трубчатый теплообменник теплообменника представляет собой однослойную теплообменную трубу, внутренняя поверхность теплообменника проходит через одну жидкость 1, наружная труба проходит через другую жидкость 2, состояние потока жидкости в трубе состоит в том, что внутренняя жидкость проходит по оси теплообменника по прямой линии, направление потока параллельно стенке теплообменного металла, поэтому внутренняя теплообменная труба имеет низкую эффективность, наружная жидкость, хотя направление скорости в основном перпендикулярно поверхности металлической стенки теплопередачи, но оно имеет лобовое и заднее разделения, высокая эффективность лобового теплообмена, но низкая эффективность обратного теплообмена, поэтому эффективность теплообмена трубчатого теплообменника очень низка, как показано на рисунке « Модель потоковой трубы» ниже.
Характеристики потока жидкости в коаксиальной ячейке показаны в следующей диаграмме « модель потока коаксиальной ячейки»
Из приведенной выше диаграммы модель потока коаксиальной ячейки видно, что жидкость в каждом осевом спиральном канале равного диаметра течет во внутренней и внешней стенках теплообменной трубы по осевой спирали равного диаметра, направление скорости потока жидкости постоянно меняется в каждой точке, то есть жидкость многократно падает и отражается на внутренней и внешней стенках теплообменной трубы, то есть жидкость в коаксиальной ячейке течет в состоянии полной турбулентности, без ламинарного потока, без разделения на лобовую и заднюю стороны, поэтому эффективность теплообмена коаксиальной ячейки в 2 - 3 раза выше, чем у коллекторного теплообменника, и обладает сильной способностью к самоочищению;
Поскольку диаметр самой наружной трубы коаксиального элемента намного больше, чем внешний диаметр трубчатой однослойной теплообменной трубки, поэтому осевая стабильность давления и осевая прочность на растяжение коаксиального элемента намного больше, чем у трубчатой однослойной трубки, поэтому коаксиальный теплообменник не должен устанавливать толстую трубную пластину и фланец, как трубчатый теплообменник, поэтому стоимость значительно снижается.
По сравнению со спиральным теплообменником, коаксиальный теплообменник имеет преимущества высокой пропускной способности, высокой эффективности теплообмена, отсутствия блокировки, длительного срока службы: структура теплообменника спиральной пластины характеризуется двумя длинными металлическими пластинами с теплопередачей металлической стенки, свернутыми в радиальную спиральную пластину с переменным диаметром, свернутая металлическая пластина называется пластиной, между спиральными пластинами поддерживается большим количеством колонн с фиксированным расстоянием, образуя два эволярных радиальных спиральных канала с переменным диаметром, радиальные спиральные каналы, в которых холодная и тепловая жидкость течет через эти два диаметра, при обмене тепла через металлическую стенку увеличивается площадь поверхности, диаметр тела продолжает увеличиваться, по мере увеличения диаметра спирали, несущая способность металлической стенки спиральной пластины значительно снижается; По мере увеличения диаметра угол падения α скорости потока жидкости постепенно уменьшается, что приводит к замедлению турбулентного состояния жидкости, постепенному снижению эффективности теплообмена и постепенному снижению способности к самоочищению, подверженности образованию накипи; См. диаграмму "Состояние потока спиральных теплообменников" ниже;
Эффективность теплообмена и самоочищающаяся способность коаксиального теплообменника определяются коаксиальным корпусом, при увеличении площади теплообмена, при условии увеличения количества или длины коаксиального элемента без изменения диаметра и структуры коаксиального элемента, поэтому эффективность теплообмена, несущая способность и самоочищающаяся способность коаксиального теплообменника не зависят от размера площади теплообмена. Поскольку диаметр каждой группы коаксиальных элементов намного меньше диаметра спирального теплообменника, поэтому, при тех же условиях жидкости и скорости потока, турбулентное состояние жидкости в коаксиальной ячейке более адекватно и интенсивнее, чем турбулентное состояние жидкости в спиральном теплообменнике, поэтому эффективность теплообмена коаксиального теплообменника выше, чем эффективность теплообмена в спиральном теплообменнике, самоочищающаяся способность коаксиального теплообменника выше, чем самоочищающательная способность спирального теплообменника, пропускная способность коаксиального теплообменника выше, чем у спирального теплообменника, а срок службы коаксиального теплообменника превышает срок службы спирального теплообменника длиннее.
По сравнению с пластинчатым теплообменником коаксиальный теплообменник имеет преимущества высокой несущей способности, аналогичной эффективности теплообмена, отсутствия блокировки и длительного срока службы:
Структурная особенность пластинчатого теплообменника состоит в том, что плоские пластины с гофрированными пластинами складываются вместе, верхняя сторона прикреплена двумя толстыми пластинами, запечатана резиновой полосой, собрана в пластинчатый теплообменник, вершины волн каждой гофрированной пластины пересекаются, образуя межпанельную поддержку, долины проходят друг через друга, чтобы сформировать жидкий проход, эта гофрированная пластина является теплопроводной металлической стенкой теплообменника для достижения теплопроводности; Из - за небольшого расстояния между гофрированными пластинами, то есть щель между долинами является щелевым каналом жидкости, вся жидкость, протекающая через щелевой канал, близка к поверхности теплопередающей металлической стенки, вся жидкость в щелевом канале является тонкопленочной жидкостью, устраняет промежуточную жидкость вдали от поверхности теплопроводной металлической стенки, тонкопленочная жидкость находится в прямом контакте с поверхностью теплопроводной металлической стенки, завершает теплопроводность, нет слоя теплового сопротивления, поэтому пластинчатый теплообменник имеет самую высокую эффективность теплообмена; Тем не менее, пластинчатый теплообменник также имеет фатальную слабость, то есть щелевой канал почти не имеет самоочищающейся способности, когда жидкость с любой стороны содержит примеси, поверхность металлической стенки теплопередачи будет очень легко накипеть, эффективность теплообмена будет быстро снижаться, щелевой канал будет быстро заблокирован, пластинчатый теплообменник быстро потерпит неудачу. Поскольку каждая гофрированная пластина запечатана резиновой полосой, несущая способность пластинчатого теплообменника также очень ограничена;Таким образом, коаксиальный теплообменник имеет более высокую пропускную способность и более длительный срок службы, чем пластинчатый теплообменник;пластинчатый теплообменник максимизирует теплообмен с использованием жидкой пленки, максимизирует эффективность теплообмена, а коаксиальный теплообменник максимизирует устранение жидкой пленки, используя полную турбулентность жидкости для достижения максимальной эффективности теплообмена;В обоих направлениях эффективность теплообмена коаксиального теплообменника очень близка к эффективности теплообмена пластинчатого теплообменника.
Кроме того, коаксиальный теплообменник имеет более широкую адаптивность, как для работы с малым перепадом температур большого расхода, так и для работы с большим перепадом температур малого расхода, но спиральный теплообменник не очень хорошо обрабатывается в условиях малого перепада температур большого расхода, пластинчатый теплообменник не очень хорош в условиях большого перепада температур малого расхода.
Теплообменники различного диаметра
Теплообменник из нержавеющей стали минимального диаметра
Коллективный коаксиальный теплообменник