كيف يحقق المبادل الحراري نقل الحرارة بالحمل الحراري؟
تستخدم المبادلات الحرارية اللوحية بشكل أساسي الحمل الحراري بين وسطين بارد وساخن لتحقيق التبادل الحراري، ويعد التبادل السائل-السائل أحد الطرق الشائعة الاستخدام للمبادلات الحرارية.
يعد نقل الحرارة بالحمل الحراري إحدى الطرق الأساسية والأكثر شيوعًا لنقل الحرارة. أثناء عملية نقل الحرارة، يكون الوسط السائل دائمًا على اتصال بجدار المبادل الحراري. لذلك، يتم تحقيق نقل الحرارة عن طريق التدفق المستمر للتيار المعاكس للسوائل. ثم يتم تبادل الحرارة من خلال الفرق في درجات الحرارة بينمبادل حراريالجدار والسوائل. هذا ما نتحدث عنه اليوم: انتقال الحرارة بالحمل الحراري.
تحقق المبادلات الحرارية للوحة تبادلًا حراريًا فعالاً للحمل بين سائلين بدرجات حرارة مختلفة (عادةً السائل البارد والسوائل الساخنة) في حالة معزولة من خلال تصميم هيكل اللوحة الخاص، وتوصيل السوائل القسري ومسار نقل الحرارة الفعال. ويمكن تقسيم مبدأها الأساسي إلى ثلاث روابط رئيسية: التصميم الهيكلي ← تدفق السوائل ← نقل الحرارة. عملية التنفيذ المحددة هي كما يلي:
تعتمد قدرة نقل الحرارة لمبادل الحرارة اللوحي بشكل أساسي على التصميم الخاص لألواح التبادل الحراري. تحدد هذه الهياكل بشكل مباشر نمط التدفق ومنطقة نقل الحرارة للسائل، وهي أساس نقل الحرارة بالحمل الحراري:
جوهر نقل الحرارة بالحمل الحراري هو مزيج من "تدفق السوائل الكلية + نقل الحرارة الجزئي الجزيئي". تستخدم المبادلات الحرارية اللوحية طاقة خارجية (المضخات والمراوح) لإجبار تدفق السوائل، مما يؤدي إلى عملية نقل الحرارة في خطوتين:
يتم تشغيل السوائل الباردة والساخنة بواسطة مضخات خارجية، وتدخل قنوات التدفق المستقلة الخاصة بها:
ويدخل السائل البارد إلى مجموعة أخرى من قنوات التدفق من "مدخل السائل البارد"، ويتدفق أيضًا بنمط مضطرب، ويتبادل الحرارة مع الصفائح.
بسبب الفجوات الصغيرة للغاية بين قنوات التدفق (عادة 2-5 مم)، يتم "ضغط" السائل أثناء التدفق، مما يعزز التدفق المضطرب ويمنع ركود السائل الموضعي الذي يمكن أن يقلل من كفاءة نقل الحرارة.
التصميم والتخطيط المعماري cepteur sint occaecat cupidatat proident، استحوذ على روحي بأكملها، مثل صباحات الربيع الحلوة هذه التي أستمتع بها بالكامل... الوقت المناسب لحادث العمل والألم الكبير. إنه enim ad minim veniam.
جوهر نقل الحرارة بالحمل الحراري هو "انتقال الحرارة من السائل الساخن إلى السائل البارد". تعمل اللوحة كوسيلة للعزل ونقل الحرارة، وتلعب دورًا رئيسيًا في نقل الحرارة. يتم إكماله في ثلاث خطوات:
أولاً: السائل الحراري ← اللوحة (نقل الحرارة بالحمل الحراري)
عندما يتدفق السائل الساخن بشكل مضطرب، تصطدم الجزيئات ذات درجة الحرارة المرتفعة بعنف مع سطح اللوحة، وتنقل الحرارة إلى اللوحة من خلال "الحمل الحراري" (في هذا الوقت، تزداد درجة حرارة جانب اللوحة الأقرب إلى السائل الساخن).
المرة الثانية: داخل اللوحة (التوصيل الحراري)
الألواح مصنوعة من المعدن (مع موصلية حرارية عالية، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ (حوالي 16 وات/(م·ك) وسبائك التيتانيوم (حوالي 17 وات/(م·ك))). تنتقل الحرارة بسرعة من جانب درجة الحرارة المرتفعة (جانب السائل الساخن) إلى جانب درجة الحرارة المنخفضة (جانب السائل البارد) داخل الألواح من خلال "الحركة الحرارية الجزيئية".
المرة الثالثة: اللوحة ← السائل البارد (نقل الحرارة بالحمل):
يتصل الجانب ذو درجة الحرارة المنخفضة من اللوحة بالسائل البارد، ومن خلال تصادم جزيئات السائل البارد في الجريان المضطرب، يتم نقل الحرارة إلى السائل البارد مرة أخرى من خلال "الحمل الحراري" (في هذا الوقت ترتفع درجة حرارة السائل البارد وتنخفض درجة حرارة السائل الساخن).
بالإضافة إلى المبادئ الأساسية، تفاصيل التصميم التالية للوحةمبادل حراريتوفر أيضًا ضمانات لنقل الحرارة بالحمل الحراري: هيكل قابل للفصل: يحافظ على النظافة.
عادةً، نظرًا لاختلاف الوسائط المستخدمة، فإن ديناميكيات التدفق داخل المعدات مختلفة أيضًا، مما قد يؤدي إلى اختلافات كبيرة في نقل الحرارة بالحمل الحراري. وينقسم نقل الحرارة بالحمل عمومًا إلى حالتين. الأول هو نقل الحرارة بالحمل الطبيعي، وهو نقل الحرارة المتدفق الناتج عن درجات الحرارة والكثافات المختلفة لوسيطين عبر الجدار. والثاني هو نقل الحرارة بالحمل القسري، وهو نقل الحرارة المتدفق الناتج عن قوى خارجية قسرية (مثل المضخات والمراوح وغيرها من المعدات). في حالة الحمل القسري، فإن معدل تدفق السائل نفسه سيكون أعلى من معدل التدفق في الحالة الطبيعية، كما أن كفاءة نقل الحرارة بالحمل ستكون عالية. على سبيل المثال، معامل نقل الحرارة للهواء في التدفق الطبيعي هو فقط 5~25 واط/(م2. درجة)، ولكن عند إجراء التدفق القسري، يزيد معامل نقل الحرارة للهواء إلى 10~100 واط (م2. درجة).
هناك العديد من العوامل التي تؤثر على كفاءة نقل الحرارة للوسط، مثل الخصائص الفيزيائية للوسط السائل نفسه: الكثافة، والسعة الحرارية النوعية، والتوصيل الحراري، وما إلى ذلك، وكذلك تصميم معدات التبادل الحراري نفسها: حجم لوحة التبادل الحراري، وشكل اللوحة، وما إلى ذلك، وطريقة تدفق الوسط في المعدات، وكلها سوف تؤثر على الكفاءة الفعلية لنقل الحرارة بالحمل الحراري.