Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm biển với tư cách là thiết bị trao đổi nhiệt chính trên tàu đóng vai trò then chốt trong quá trình vận hành an toàn của toàn bộ con tàu. Cấu tạo của nó tương đối đơn giản so với các thiết bị khác, chủ yếu bao gồm trục vít, tấm áp lực, đế, tấm, v.v. Nó được sử dụng rộng rãi như nước lót, bộ làm mát dầu bôi trơn và bộ làm mát trung tâm cho động cơ chính của tàu lớn. Nó đã được phát triển rất nhiều trong vài thập kỷ qua. Các nhà sản xuất lớn đang tập trung vào việc làm thế nào để cải thiện hiệu quả trao đổi nhiệt của các bộ trao đổi nhiệt dạng tấm biển.
Vì cấu tạo tấm của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm biển ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của thiết bị trao đổi nhiệt. Bài viết này sẽ thảo luận về ảnh hưởng của một loạt các thông số tấm của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm biển hiện có đến hiệu suất của thiết bị trao đổi nhiệt, nhằm cung cấp một số thông tin tham khảo cho các nghiên cứu sâu hơn.
Để bảo trì các bộ trao đổi nhiệt dạng tấm biển, các tấm được kết nối theo hình chữ U, đây là phương pháp ngược dòng và chất lỏng ở cả hai bên là nước lạnh và nước nóng hoặc dầu bôi trơn. Hình thức trao đổi nhiệt giữa các tấm có thể được tóm tắt là truyền nhiệt tường phẳng. Vì dòng chảy của chất lỏng trong kênh của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm biển được xác định bởi sự trao đổi nhiệt của dầu bôi trơn động cơ diesel động cơ chính hoặc nước lót, nên trọng tâm của nghiên cứu có thể là dạng tấm.
Những yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu quả truyền nhiệt của tấm
1. độ dày tấm
2.Angle của tấm
3. tốc độ chậm giữa các tấm
Độ dày tấm
Có thể thấy qua biểu thức của hệ số truyền nhiệt, nếu chiều dày δ của tấm càng nhỏ thì hiệu quả truyền nhiệt của bộ trao đổi nhiệt càng tốt. Tiêu chuẩn cho bộ trao đổi nhiệt dạng tấm biển đề xuất rằng độ dày tấm của bộ trao đổi nhiệt là 0,6 ～ 0,8mm. Tấm titan mỏng nhất trong ngành đạt 0,4mm. Việc làm mỏng bản sẽ không quá rõ ràng để nâng cao hiệu quả trao đổi nhiệt mà mục đích chính là giảm giá thành và giảm tiêu hao vật liệu, tuy nhiên độ bền của bản mỏng sẽ giảm đi tương đối sau khi ép.
Góc của tấm
Một trong những phương pháp chính để tăng giá trị k trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm biển là tăng mức độ xáo trộn chất lỏng trên bề mặt của môi trường trao đổi nhiệt ở cả hai mặt của tấm. Các tấm trao đổi nhiệt dạng tấm biển thường được gia công thành các tấm tôn dạng xương cá. Đối với tấm tôn xương cá, kích thước của góc xương cá có ảnh hưởng lớn đến khả năng truyền nhiệt và lực cản của chất lỏng. Các tấm có góc xương cá lớn có hệ số truyền nhiệt cao và khả năng chịu chất lỏng cao; ngược lại, các tấm có góc xương cá nhỏ có hệ số truyền nhiệt và điện trở thấp. Góc xương cá 120 ° có tác dụng truyền nhiệt tốt nhất. Góc càng nhỏ hoặc càng lớn thì hiệu suất truyền nhiệt càng giảm. Bộ làm mát trung tâm và bộ làm mát nước lót thông thường sử dụng các tấm xương cá 120 ° để đạt được hiệu quả truyền nhiệt tối đa.
Tốc độ dòng chảy giữa các tấm
Tốc độ dòng chảy của chất lỏng chảy giữa các tấm không đồng đều. Tốc độ dòng chảy trên dòng chính gấp khoảng 4 đến 5 lần tốc độ dòng chảy trung bình. Tốc độ dòng chảy của mỗi kênh dòng chảy trong một quá trình là không đồng nhất. Để làm cho chất lỏng chảy giữa các bản, ra khỏi trạng thái hỗn loạn hoàn toàn, nên lấy vận tốc dòng chảy trung bình giữa các bản là 0,3-0,8m / s. Lấy giá trị lớn hơn khi cho phép giảm điện trở để tăng hệ số màng truyền nhiệt đối lưu, do đó giảm diện tích trao đổi nhiệt và nâng cao hiệu suất trao đổi nhiệt. Thường chọn diện tích mảnh đơn và tỷ lệ khung hình thích hợp của tấm theo một tốc độ dòng chảy nhất định. Phương pháp lựa chọn này là yếu tố chính trong việc kiểm soát tốc độ dòng chảy giữa các tấm.
(1) Thông qua mô hình truyền nhiệt của thiết bị trao đổi nhiệt, một số yếu tố chính ảnh hưởng đến hệ số truyền nhiệt k của thiết bị trao đổi nhiệt được phân tích: hệ số màng truyền nhiệt α và độ dày tấm δ. Chiều dài đặc trưng của các tấm và số Reynolds Re giữa các tấm xác định kích thước của hệ số truyền nhiệt α.
(2) Hướng nghiên cứu hiện nay của các tấm trao đổi nhiệt dạng tấm biển (độ dày tấm, góc tấm và vận tốc dòng chảy giữa các tấm) được phân tích chi tiết.
(3) Sau khi phân tích, cần cải tiến và tối ưu hóa thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm biển dựa trên các nguyên lý liên quan của truyền nhiệt và cơ học chất lỏng trong công việc tiếp theo.
