Morski płytowy wymiennik ciepła jako główne urządzenie wymiany ciepła na statku odgrywa kluczową rolę w bezpiecznej eksploatacji całego statku. Jego struktura jest stosunkowo prosta w porównaniu do innych urządzeń, składających się głównie ze śruby, płyty dociskowej, podstawy, płyty i tak dalej. Jest szeroko stosowany jako wodny wkład, chłodnica oleju smarowego i centralna chłodnica silnika głównego dużych statków. W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat bardzo się rozwinął. Główni producenci koncentrują się na tym, jak poprawić efekt wymiany ciepła w morskich płytowych wymiennikach ciepła.
Ponieważ struktura płytowa morskiego płytowego wymiennika ciepła bezpośrednio wpływa na wydajność wymiennika ciepła. W niniejszym artykule omówiony zostanie wpływ szeregu parametrów płytowych istniejącego morskiego płytowego wymiennika ciepła na wydajność wymiennika ciepła w celu zapewnienia odniesienia do dalszych badań.
Aby zapewnić łatwość konserwacji morskich płytowych wymienników ciepła, płyty są połączone w kształcie litery U, co jest metodą przeciwprądową, a płynem po obu stronach jest zimna woda i gorąca woda lub olej smarny. Forma wymiany ciepła między płytami może być odebrana jako przenoszenie ciepła przez płaską ścianę. Ponieważ przepływ płynu w kanale okrętowego płytowego wymiennika ciepła jest determinowany przez wymianę ciepła oleju smarowego silnika wysokoprężnego silnika głównego lub wody w tulei, przedmiotem badań może być kształt płyty.
Jakie są główne czynniki wpływające na efekt wymiany ciepła płyty?
1. Grubość płyty
2. Kąt płyty
3. Szybkość przepływu między płytami
Grubość płyty
Z wyrażenia współczynnika przenikania ciepła wynika, że im mniejsza grubość δ płyty, tym lepszy efekt przenikania ciepła przez wymiennik ciepła. Norma dla morskich płytowych wymienników ciepła sugeruje, że grubość płyty wymiennika ciepła wynosi 0,6～0,8 mm. Najcieńsza płyta tytanowa w branży osiągnęła 0,4 mm. Pocienienie płyty nie będzie zbyt oczywiste, aby poprawić efekt wymiany ciepła, ale głównym celem jest obniżenie kosztów i zmniejszenie zużycia materiałów, ale wytrzymałość cienkiej płyty zostanie stosunkowo zmniejszona po prasowaniu.
Kąt płyty
Jedną z głównych metod zwiększania wartości k w morskich płytowych wymiennikach ciepła jest zwiększenie stopnia zaburzenia przepływu płynu na powierzchni czynnika wymiany ciepła po obu stronach płyty. Płyty morskich płytowych wymienników ciepła są zwykle przetwarzane na płyty faliste w jodełkę. W przypadku blachy falistej w jodełkę wielkość kąta w jodełkę ma duży wpływ na przenoszenie ciepła i odporność na płyny. Płyty z dużymi kątami w jodełkę mają wysoki współczynnik przenikania ciepła i wysoką odporność na płyny; odwrotnie, płyty z małymi kątami w jodełkę mają niski współczynnik przenikania ciepła i opór. Kąt w jodełkę 120° zapewnia najlepszy efekt wymiany ciepła. Im mniejszy lub większy kąt, tym mniejsza wydajność wymiany ciepła. Zwykła centralna chłodnica i chłodnica wody liniowej wykorzystują płytki w jodełkę 120°, aby osiągnąć maksymalny efekt wymiany ciepła.
Szybkość przepływu między płytami
Szybkość przepływu płynu przepływającego między płytami nie jest równomierna. Szybkość przepływu w głównej linii przepływu jest około 4 do 5 razy większa od średniej szybkości przepływu. Szybkość przepływu każdego kanału przepływowego w procesie nie jest jednolita. Aby płyn przepływał między płytami, poza stanem w pełni turbulentnym, zaleca się przyjąć średnią prędkość przepływu między płytami na 0,3-0,8 m/s. Przyjmij większą wartość, gdy spadek oporu pozwala na zwiększenie współczynnika konwekcyjnej folii przenoszącej ciepło, zmniejszając w ten sposób obszar wymiany ciepła i poprawiając wydajność wymiany ciepła. Zazwyczaj należy wybrać odpowiednią powierzchnię pojedynczego elementu i współczynnik kształtu płyty zgodnie z danym natężeniem przepływu. Ta metoda wyboru jest kluczowym czynnikiem w kontrolowaniu szybkości przepływu między płytami.
(1) Poprzez model wymiany ciepła wymiennika ciepła analizuje się kilka kluczowych czynników wpływających na współczynnik przenikania ciepła k wymiennika ciepła: współczynnik przenikania ciepła α i grubość płyty δ. Charakterystyczna długość płyt oraz liczba Reynoldsa Re pomiędzy płytami określają wielkość współczynnika folii przenikania ciepła α.
(2) Szczegółowo analizowany jest aktualny kierunek badań płyt morskich płytowych wymienników ciepła (grubość płyty, kąt płyty i prędkość przepływu międzypłytowego).
(3) Po analizie konieczne jest udoskonalenie i optymalizacja morskiego płytowego wymiennika ciepła w oparciu o odpowiednie zasady wymiany ciepła i mechaniki płynów w kolejnych pracach.
