Với sự phát triển của ngành công nghiệp sưởi ấm đô thị, bộ trao đổi nhiệt dạng tấm đã được sử dụng tốt hơn. So với các thiết bị trao đổi nhiệt khác, thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm có đặc điểm là hiệu quả ứng dụng cao, diện tích nhỏ và ít tiêu hao nguyên liệu. Do đó, bộ trao đổi nhiệt dạng tấm được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất, công nghiệp dầu khí và công nghiệp sưởi ấm. Nhưng quá trình lựa chọn thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm rất phức tạp và hệ thống sưởi ấm cần được tối ưu hóa. Do đó, bài báo này chủ yếu phân tích các phương pháp ứng dụng cụ thể của thiết kế tiết kiệm năng lượng trong hệ thống sưởi ấm của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, và tương ứng là nguyên lý làm việc của hệ thống sưởi ấm, các vấn đề tồn tại trong thiết kế hệ thống và phương pháp thiết kế tối ưu hóa hệ thống sưởi ấm là phân tích.
Phân tích nguyên lý làm việc của hệ thống sưởi trao đổi nhiệt dạng tấm
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm chủ yếu bao gồm nhiều tấm và mỗi tấm có một khoảng cách nhất định. Khi chất lỏng đi qua tấm, khoảng cách giữa các tấm có thể đóng vai trò trao đổi nhiệt và lạnh. Vì không gian dòng chảy rất nhỏ, tốc độ của chất lỏng chảy qua tấm nhanh và dễ hình thành nhiễu loạn, giữa nhiễu loạn sẽ hình thành những gợn sóng lớn. Ảnh hưởng của gợn sóng hỗn loạn giúp cải thiện đáng kể hiệu suất truyền nhiệt của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm. So với bộ trao đổi nhiệt chung, hiệu suất truyền nhiệt của nó tốt hơn so với bộ trao đổi nhiệt chung, đây là một trong những lý do quan trọng khiến bộ trao đổi nhiệt dạng tấm có thể thay thế bộ trao đổi nhiệt chung. Ngoài ra, các gợn sóng rối cũng tăng cường độ cứng của tấm. Khi hai loại chất lỏng chảy qua các lỗ ở bốn góc của tấm, chúng sẽ tạo thành một kênh dòng chảy trong bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, và cuối cùng tạo thành một dòng chảy theo hướng hoặc ngược lại. Tại thời điểm này, tấm có thể được sử dụng làm môi trường lưu thông để thực hiện quá trình trao đổi nhiệt, sau đó hoàn thành liên kết gia nhiệt của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm. Việc phân tích hệ thống sưởi ấm của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm có thể hiểu thêm các vấn đề hiện có của nó, chẳng hạn như khả năng chịu lực của tấm, sự sắp xếp dòng chảy có thể thay đổi, gợn nhiễu loạn có thể được áp dụng hiệu quả, v.v. Theo phân tích trên, chúng ta nên liên tục tối ưu hóa thiết kế liên quan đến cấu trúc bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, để cải thiện hiệu suất truyền nhiệt của hệ thống sưởi ấm bộ trao đổi nhiệt.
Hai, các vấn đề hiện có của hệ thống sưởi trao đổi nhiệt dạng tấm
1 Sự phù hợp của vấn đề truyền nhiệt và giảm áp suất
Đối với bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, hệ số truyền nhiệt tỷ lệ thuận với tốc độ dòng chảy của chất lỏng trong kênh, nghĩa là khi tốc độ của chất lỏng trong kênh nhanh hơn, hệ số truyền nhiệt sẽ tăng lên và tốc độ của tốc độ dòng chảy sẽ dẫn đến sự gia tăng liên tục của điện trở chất lỏng, và sau đó làm tăng tổn thất áp suất chất lỏng. Do đó, chúng ta nên chọn tốc độ dòng chảy thích hợp hoặc tìm kiếm sự cân bằng giữa tổn thất áp suất và hệ số truyền nhiệt, để liên tục cải thiện hiệu suất toàn diện của hệ thống sưởi ấm bộ trao đổi nhiệt dạng tấm.
2 Không đủ nghiên cứu
Việc bắt đầu sử dụng bộ trao đổi nhiệt dạng tấm muộn và thời gian nghiên cứu ngắn ở nước ta, điều này hạn chế phần nào sự phát triển của hệ thống sưởi ấm, và sau đó, điều này ảnh hưởng đến thiết kế tiết kiệm năng lượng của hệ thống sưởi ấm. Ngoài ra, việc nghiên cứu thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm ở nước ta chưa đủ sâu và thiếu bằng sáng chế kỹ thuật. Do đó, các bộ phận liên quan nên tăng vốn đầu tư, mua bằng sáng chế tương ứng.
3 Vấn đề khu vực ứng dụng hạn chế
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm có những ưu điểm độc đáo, nhưng có một số vấn đề. Về thiết kế của hệ thống sưởi ấm hiện tại, có nhiều khiếm khuyết, chẳng hạn như việc áp dụng thiết kế tiết kiệm năng lượng trong hệ thống sưởi ấm còn hạn chế, biểu hiện chủ yếu ở bộ trao đổi nhiệt khó vận hành ở nhiệt độ cao và nhiệt độ cao. môi trường áp lực. Điều này là do thành phần cốt lõi của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm là tấm kim loại tương đối mỏng và khả năng chịu áp lực của nó bị hạn chế, và bộ trao đổi nhiệt dạng tấm thường được sử dụng trong sản xuất công nghiệp nặng, đòi hỏi bộ trao đổi nhiệt dạng tấm phải có khả năng chịu lực tốt. áp lực. Có thể thấy rằng đối với hệ thống sưởi ấm trao đổi nhiệt dạng tấm, một trong những điều kiện cơ bản để thiết kế tiết kiệm năng lượng là vượt qua những hạn chế của các ứng dụng trước đây.
III. Phương pháp tối ưu hóa thiết kế tiết kiệm năng lượng của hệ thống sưởi ấm
Sau khi phân tích nguyên lý làm việc của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, hiểu sâu hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất truyền nhiệt, chẳng hạn như tấm gấp nếp, tốc độ dòng chảy, hệ số truyền nhiệt, bố trí kênh dòng chảy. Đối với thiết kế tiết kiệm năng lượng của hệ thống sưởi trao đổi nhiệt dạng tấm, chúng ta nên xem xét đầy đủ các yếu tố ảnh hưởng của nó và liên tục tối ưu hóa từng hệ thống con.
1Không ngừng tối ưu hóa thiết kế tổng thể
Đối với hệ thống sưởi ấm toàn bộ tấm trao đổi nhiệt, thiết kế tiết kiệm năng lượng không chỉ trong thiết kế của hệ thống sưởi ấm cần xem xét vấn đề, trong bộ trao đổi nhiệt cũng cần xem xét vấn đề. Do đó, cấu trúc và chức năng của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm nên được tối ưu hóa trong khi tối ưu hóa các tấm hệ thống sưởi ấm, để nhận ra sự tối ưu hóa tiết kiệm năng lượng của toàn bộ hệ thống sưởi ấm, để thực hiện thiết kế tiết kiệm năng lượng của hệ thống sưởi ấm. Ngoài ra, phương pháp và hệ số tối ưu hóa phải được lựa chọn hợp lý cho các yêu cầu và dịp ứng dụng khác nhau
1 Tối ưu hóa liên tục thiết kế tấm
Trong hệ thống sưởi ấm của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, tối ưu hóa tấm là một liên kết rất quan trọng, chủ yếu bao gồm hai bước sau:
① Khả năng chịu áp suất của tấm có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của hệ thống sưởi ấm của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm. Do đó, cần phải phát triển một số vật liệu sản xuất có hiệu suất tốt, đây là một trong những hướng nghiên cứu chính của sự phát triển bộ trao đổi nhiệt.
② Tối ưu hóa độ bền của tấm và nếp gấp bề mặt của nó. Cần phân tích cẩn thận loại, chiều cao và Góc của nếp gấp. Thiết kế tiết kiệm năng lượng của hệ thống trao đổi nhiệt dạng tấm chỉ có thể được thực hiện bằng cách tối ưu hóa thiết kế tấm một cách hợp lý.
1 Khớp hệ số truyền nhiệt và sụt áp
Sự phù hợp của hệ số truyền nhiệt và giảm áp suất chủ yếu đề cập đến tổn thất áp suất và hệ số truyền nhiệt của chất lỏng cân bằng. Trong các trường hợp bình thường, có thể sử dụng phương pháp số đơn vị truyền nhiệt, phương pháp chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit và phương pháp sử dụng giảm áp suất tối đa đơn phương. Mục đích chính của việc này là phân tích hiệu quả mức giảm áp suất tối đa mà tấm có thể chịu được hoặc mức giảm áp suất phù hợp nhất, để tính toán chính xác mức giảm áp suất và tốc độ dòng chảy của chất lỏng khi nó chảy qua kênh, để tìm ra một phương pháp thiết kế giá trị giảm áp suất tối đa và tìm hệ số truyền nhiệt phù hợp hơn phù hợp với giảm áp suất, để tăng cường khả năng chịu áp suất của tấm.
1 Bố trí kênh dẫn hợp lý
Tính hợp lý của việc sắp xếp kênh dòng chảy có liên quan trực tiếp đến hiệu suất của hệ thống sưởi ấm bộ trao đổi nhiệt dạng tấm. Có sự khác biệt lớn trong cách sắp xếp kênh dòng chảy của loại sê-ri và loại hỗn hợp. Ví dụ, khi có một khoảng cách lớn giữa hệ số truyền nhiệt và áp suất giảm, cần phải áp dụng cách sắp xếp kênh dòng chảy của quy trình loại hỗn hợp. Do đó, đối với thiết kế tiết kiệm năng lượng của hệ thống sưởi ấm bằng bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, chúng ta không chỉ nên xem xét ứng dụng của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm mà còn xem xét áp suất và tốc độ dòng chất lỏng mà nó có thể chịu được. Chỉ thông qua phân tích toàn diện liên tục các yếu tố khác nhau, chúng ta mới có thể thiết kế một hệ thống sưởi ấm trao đổi nhiệt tốt hơn, đó là hệ thống sưởi ấm trao đổi nhiệt dạng tấm tiết kiệm năng lượng nhất.
Nói một cách dễ hiểu, khi tối ưu hóa phương pháp thiết kế của hệ thống sưởi ấm trao đổi nhiệt dạng tấm, nhà thiết kế nên làm rõ mục tiêu và hướng tối ưu hóa, để hiện thực hóa thiết kế tiết kiệm năng lượng của hệ thống sưởi ấm và bắt đầu từ phương pháp cụ thể của thiết kế hệ thống sưởi ấm, trên cơ sở thiết kế tối ưu hóa tổng thể. Chỉ bằng cách này, chúng ta mới có thể thực sự thiết kế hệ thống sưởi trao đổi nhiệt dạng tấm phù hợp với nhu cầu của mọi người.
