Ein neuer Baffle-Typ für Schal- und Rohrwärmetauscher

Der Wärmetauscher ist ein wichtiges Gerät in vielen Industriezweigen wie der Energieerzeugung, der Lebensmittelverarbeitung und der Ölraffinierung.Der am häufigsten verwendete Typ ist der Schalen-Rohr-Wärmetauscher.Schalen- und Rohrwärmetauscher verfügen über verschiedene Arten von Baffeln, unter denen die einzelsegmentierte Baffle aufgrund ihrer geringen Herstellungskosten weit verbreitet ist.hohe WärmeübertragungsrateDie Einzelsegment-Baffler leiden jedoch häufig unter hohem Druckverlust und starken Vibrationen aufgrund der Anwesenheit von Totenzonen.die zu einer verringerten Wärmeübertragungswirksamkeit führt, insbesondere bei Kühlvorgängen, die hohen Druck erfordern.

Zur Verbesserung der Effizienz von Rohr-Wärmetauschern wurden verschiedene Methoden vorgeschlagen.von denen viele die Verwendung von Längsschraubschraubern zur Verringerung der durch Schraubschrauber verursachten Strömungsstagnation beinhalten.

Eine solche Alternative und am häufigsten eingesetzte Methode ist die Verwendung von Helical-Baffles, da Helical-Baffles größere Strömungsturbulenzen erzeugen können.so reduziert man den Druckabfall und erhöht die WärmeübertragungsratenWeitere Untersuchungen haben gezeigt, daß ein Schraubwinkel von 40° die optimale thermisch-hydraulische Leistung liefert.die Herstellungskosten solcher Baffle-Entwürfe sind deutlich höher als die der herkömmlichen Einzelsegment-Baffle, was eine große Herausforderung für die Einführung in vielen Branchen darstellt.

Das folgende Diagramm veranschaulicht drei verschiedene Arten von Baffeln:

a) Einzelsegmentierter Spannschalter

b) Helical-Baffle

c) Abwechslungs-Neigungsschutz

Das Paar der Scheiben in der wechselnden geneigten Scheibenkonstruktion ist unten dargestellt:

Unter identischen hydraulischen Grenzbedingungen wurden die Leistungen der neuen Strukturen mit den einzelnen Segmentwärmetauschern und spiralen Wärmetauschern verglichen und folgende Schlussfolgerungen gezogen:

Die Ergebnisse deuten darauf hin, daß die wechselnde geneigte Schallschutzstruktur eine wirksame Methode zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Wärmetauschers ist.Da es die Vorteile von Helical-Baffle-Designs beibehält und gleichzeitig die Konstruktions- und Fertigungskomplexität erheblich reduziertObwohl das neue Baffle-Design derzeit auf theoretische Auswertung beschränkt ist, zeigt es aufgrund seiner teilweisen Ähnlichkeit mit dem Einzelsegment-Baffle eine gute Kompatibilität und Skalierbarkeit.Weitere Optimierung der Geometrie, praktische Erwägungen zur Strukturstabilität und die Aufrechterhaltung der wechselnden geneigten Baffle-Struktur werden Schlüsselbereiche für zukünftige Forschung sein.