Một loại phao mới cho bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống phao nghiêng xen kẽ

Máy trao đổi nhiệt là một bộ phận thiết bị quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp như sản xuất điện, chế biến thực phẩm và tinh chế dầu.Máy trao đổi nhiệt vỏ và ống là loại thường được sử dụng nhất, chiếm hơn 40% các ứng dụng. Máy trao đổi nhiệt vỏ và ống có nhiều loại phao, trong đó phao phân đoạn đơn được sử dụng rộng rãi do chi phí sản xuất thấp,Tỷ lệ truyền nhiệt cao, và dễ dàng lắp đặt. Tuy nhiên, bộ đệm phân đoạn đơn thường bị giảm áp suất cao và rung động mạnh do sự hiện diện của các vùng chết,dẫn đến giảm hiệu quả truyền nhiệt, đặc biệt là trong các ứng dụng làm mát đòi hỏi áp suất cao.

Để cải thiện hiệu quả của bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống, nhiều phương pháp đã được đề xuất,Nhiều trong số đó liên quan đến việc sử dụng các buffer xoắn ốc theo chiều dọc để giảm sự trì trệ dòng chảy do buffer.

Việc sử dụng baffle xoắn ốc là một lựa chọn thay thế và là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất, vì baffle xoắn ốc có thể tạo ra nhiễu loạn dòng chảy lớn hơn,do đó làm giảm giảm áp suất và tăng tốc độ truyền nhiệtCác nghiên cứu tiếp theo đã chỉ ra rằng một góc xoắn ốc 40 ° mang lại hiệu suất nhiệt-hydraulic tối ưu.chi phí sản xuất của các thiết kế buffle như vậy cao hơn đáng kể so với các buffle đơn phân đoạn truyền thống, tạo ra một thách thức lớn cho việc áp dụng trên nhiều ngành công nghiệp.

Sơ đồ sau minh họa ba loại phao khác nhau:

a) Bộ phận duy nhất

b) Trình đệm xoắn ốc

(c) Trình nắp nghiêng xen kẽ

Cặp baffle trong thiết kế baffle nghiêng xen kẽ được hiển thị dưới đây:

Trong các điều kiện ranh giới thủy lực giống hệt nhau, hiệu suất của cấu trúc mới đã được đánh giá và so sánh với các bộ trao đổi nhiệt đơn phân đoạn và xoắn ốc.

Kết quả cho thấy cấu trúc buffer nghiêng xen kẽ là một phương pháp hiệu quả để cải thiện hiệu quả của bộ trao đổi nhiệt,vì nó giữ lại những lợi thế của thiết kế baffle xoắn ốc trong khi giảm đáng kể sự phức tạp của thiết kế và sản xuấtMặc dù hiện giới hạn trong đánh giá lý thuyết, thiết kế phao mới cho thấy khả năng tương thích và mở rộng tốt do sự tương đồng một phần với phao phân đoạn duy nhất.Tối ưu hóa hơn nữa của hình học, những cân nhắc thực tế cho sự ổn định cấu trúc và duy trì cấu trúc phao nghiêng xen kẽ sẽ là các lĩnh vực chính cho nghiên cứu trong tương lai.