Центр новостей
Аннотация: Пластинчатые теплообменники (PHEs) широко используются в таких отраслях промышленности, как химическая инженерия, пищевая промышленность, HVAC и нефтехимия из-за их компактной структуры.высокая эффективность передачи теплаПроектирование PHEs тесно связано с физическими, химическими и тепловыми свойствами теплообменной среды.Состав, и параметры состояния) напрямую влияют на основные условия проектирования ПЭП, такие как эффективность теплопередачи, падение давления, выбор материала, структура пластины и рабочая стабильность.В данной работе систематически анализируются типы изменений среднего в дизайне PHE, исследует механизм изменений среднего, влияющих на ключевые параметры проектирования, объединяет практические инженерные случаи для проверки закона воздействия и предлагает соответствующие стратегии корректировки конструкции.Исследования показывают, что изменение среднего будет вызывать цепные реакции в системе проектирования PHEs: изменения физических свойств (вязкость, плотность, теплопроводность) влияют на коэффициент теплопередачи и падение давления; изменения химических свойств (коррозивность,Реактивность) определяет выбор материалов пластин и уплотненийИзменения параметров состояния (температура, давление, фаза) влияют на выбор типа пластины и дизайн канала потока.смешанные компоненты) повышают риск загрязнения и влияют на долгосрочную эффективность эксплуатацииДанное исследование обеспечивает теоретическую основу и практическое руководство для оптимизации конструкции, корректировки работы и поддержания PHE в условиях среднего изменения.содействие повышению адаптивности и надежности ПЭП в сложных промышленных условиях.
Ключевые слова: теплообменник для плит; Изменение средней величины; Условия проектирования; Производительность теплопередачи; Падение давления; Выбор материала
Пластинчатые теплообменники - это высокоэффективное теплопередающее оборудование, состоящее из серии гофрированных пластин, уплотнений, рамовых пластин и штанг.Процесс теплообмена осуществляется путем чередования потока горячей и холодной среды по обе стороны пластиныПо сравнению с традиционными теплообменниками из оболочек и труб,PHEs обладают преимуществами высокого коэффициента теплопередачи (3000-7000 W/m2·K для жидкости-жидкости), компактная конструкция (площадь плотности 100~200 м2/м3, в 4~5 раз больше, чем у теплообменников с оболочкой и трубкой), легкая разборка и техническое обслуживание,и гибкое регулирование площади теплопередачи путем увеличения или уменьшения пластинЭти преимущества делают PHEs широко используемыми в различных промышленных областях, а их рациональность конструкции напрямую определяет эффективность эксплуатации, энергопотребление,и срок службы всей теплообменной системы.
В промышленном производстве на теплообменную среду часто влияют такие факторы, как замена сырья, корректировка процесса, изменение формулы продукта и изменения окружающей среды.приводящие к изменениям типа, состав, физические и химические свойства и параметры состояния.содержание воды в сырой нефти может увеличиться из-за изменений условий эксплуатации нефтяных месторожденийВ пищевой промышленности вязкость молока или сиропа может меняться из-за различий в источниках сырья; в химической промышленностиКоррозионность среды может увеличиться из-за добавления новых компонентов.После изменения среды первоначальные конструктивные параметры PHE (такие как площадь теплопередачи, тип пластины, материал и скорость потока) больше не соответствуют фактическим условиям работы.что приводит к таким проблемам, как снижение эффективности теплопередачи, чрезмерное падение давления, увеличение потребления энергии, коррозия материалов и даже отказ оборудования.
В настоящее время большинство существующих исследований по проектированию PHE сосредоточены на оптимизации структуры пластины, расчете теплопередачи и контроле загрязнения,но отсутствует систематический анализ общего влияния изменений среднего на условия проектированияВ практической технике многие предприятия часто игнорируют влияние изменений среднего уровня, что приводит к тому, что PHE не может выполнять свою работу должным образом и даже вызывает экономические потери.,при увеличении температуры воды в сырой нефти температура выхода среды снижается, и если PHE не будет переработана, необходимо добавить горелки для предварительного нагрева,что увеличивает годовые эксплуатационные расходы на 390При расширении пакета пластинок PHE можно восстановить температуру выхода и достичь окупаемости инвестиций менее чем за три месяца.имеет большое теоретическое и практическое значение изучение влияния изменений среды на условия проектирования PHEs, уточнить механизм воздействия и предложить стратегии корректировки.
В данной работе сначала классифицируются типы изменений среды в проектировании PHE, затем анализируется влияние различных типов изменений среды на ключевые условия проектирования (эффективность теплопередачи, падение давления),выбор материала, структура пластины и т.д.) из механизма, объединяет практические случаи для проверки и, наконец, предлагает методы корректировки конструкции и предложения по оптимизации,оказание поддержки рациональному проектированию и стабильной работе ПЭП в условиях средних изменений.
Средство в PHEs относится к горячим и холодным жидкостям, участвующим в теплообмене, и его изменения разнообразны, но они могут быть разделены на четыре категории в зависимости от характера изменения:изменения физических свойствЭти четыре вида изменений не изолированы друг от друга и могут оказывать взаимное влияние (например,Изменения температуры могут привести к изменению вязкости и плотности, и изменения в составе могут привести к изменениям в коррозионной способности).
Физические свойства среды, влияющие на конструкцию PHE, в основном включают вязкость, плотность, теплопроводность, специфическую теплоемкость и поверхностное напряжение.Изменения этих физических свойств напрямую влияют на состояние потока среды в канале потока и на процесс передачи теплаОбщие изменения физических свойств включают: увеличение или уменьшение вязкости (например, увеличение вязкости смазочного масла после старения, уменьшение вязкости сиропа после нагрева),увеличение или уменьшение плотности (например, смешивание легких и тяжелых масел) и изменения теплопроводности (например, добавление теплопередающих добавок в среду).Вязкость и теплопроводность - два наиболее важных физических свойства., которые оказывают наиболее значительное влияние на эффективность теплопередачи и падение давления.
Химические свойства среды в основном влияют на выбор материала PHEs, включая коррозию, реактивность, окислимость и редуцируемость.Изменения в химических свойствах часто происходят из-за замены сырья, добавление новых компонентов или химические реакции в процессе теплообмена.среда может изменяться от нейтральной к кислой или щелочной из-за корректировки процесса; в пищевой промышленности среда может производить кислотные вещества в результате ферментации, увеличивая коррозию; в нефтехимической промышленности содержание серы в среде может увеличиваться,что приводит к усилению коррозии металлических материаловКроме того, некоторые среды могут реагировать друг с другом или с материалами пластины / уплотнения, что приводит к повреждению материала и неисправности оборудования.
Параметры состояния среды относятся к температуре, давлению и фазовому состоянию (жидкость, газ, смесь твердо-жидкость) во время теплообмена.Изменения в параметрах состояния распространены в промышленном производстве, например, изменения температуры входа/выхода среды вследствие регулирования нагрузки процесса, изменения рабочего давления системы вследствие блокировки трубопровода или отказа насоса,и фазовые изменения среды во время теплообмена (например, конденсация пара)Среди них фазовые изменения оказывают наиболее значительное влияние на разработку PHE,поскольку они изменят механизм передачи тепла и потребуют специального типа пластины и проектирования потока.
Изменения в составе среды относятся к добавлению примесей, смешанных компонентов или изменениям в доле компонентов в исходной среде.среда может содержать твердые частицы (например, осадки в воде), частицы катализатора в химических реакциях) из-за загрязнения сырья; смешивание двух или более сред (таких как смешивание воды и масла) изменяет общие свойства среды;изменение доли компонентов в среде (например, изменение разряда воды сырой нефти)Изменения в составе среды влияют не только на физические и химические свойства среды, но и увеличивают риск загрязнения и блокировки потокового канала.влияющие на долгосрочную работу PHE.
Проектирование PHEs основано на первоначальных параметрах среды, и любое изменение среды вызовет цепную реакцию в конструкционной системе.Ниже будет проанализировано влияние изменений среды на ключевые условия проектирования с пяти аспектов:: производительность теплопередачи, падение давления, выбор материала, структура пластины и конструкция каналов потока, а также устойчивость к загрязнению и эксплуатации.
Производительность теплопередачи является основным показателем проектирования PHE, который в основном измеряется коэффициентом теплопередачи (U) и скоростью теплопередачи (Q).Процесс теплопередачи PHEs включает три звена: конвективная передача тепла от горячей среды к стенке пластины, проводящая передача тепла через стенку пластины и конвективная передача тепла от стенки пластины к холодной среде.Изменения среды влияют на эффективность теплопередачи путем изменения эффективности конвективной теплопередачи и теплового сопротивления среды.
Вязкость является наиболее важным фактором, влияющим на коэффициент конвективного теплопередачи.Чем труднее сформировать турбулентностьНапример, когда вязкость горячей среды увеличивается на 50%,число Рейнольдса (Re) среды в канале потока значительно уменьшится (Re обратно пропорционально вязкости), и состояние потока изменится от турбулентного потока к ламинарному потоку.что приводит к значительному снижению скорости передачи теплаНаоборот, снижение вязкости увеличит число Рейнольдса, повысит турбулентность и улучшит коэффициент конвективной теплопередачи.
Теплопроводность напрямую влияет на теплопередачу среды. Чем выше теплопроводность среды, тем быстрее теплопередача между средой и стенкой пластины,и чем выше коэффициент теплопередачиНапример, при смене среды с воды (теплопроводность 0,6 Вт/мк) на моторное масло (теплопроводность 0,14 Вт/мк) теплопроводность снижается на 77%.и коэффициент конвективной теплопередачи будет значительно снижен, что требует увеличения площади теплопередачи для удовлетворения проектных требований теплопередачи.Изменения плотности и удельной теплоемкости будут влиять на теплоемкость потока (m·cp) среды., тем самым влияя на разницу температуры между входом и выходом среды и скорость передачи тепла.
Изменения температуры влияют на эффективность теплопередачи двумя способами: с одной стороны, изменения температуры приведут к изменениям физических свойств среды (таких как вязкость,теплопроводность), тем самым влияя на коэффициент конвективного теплопередачи; с другой стороны, изменения температуры входа/выхода среды изменят среднюю температурную разницу в логарифме (LMTD),что является движущей силой теплопередачиНапример, если температура входа горячей среды снизится на 20°C, LMTD уменьшится, и скорость передачи тепла соответственно уменьшится.Сохранение первоначального требования к теплопередаче, необходимо увеличить площадь теплопередачи или регулировать скорость потока среды.
Фазовые изменения (такие как конденсация пара, испарение жидкости) значительно изменят механизм передачи тепла.латентное тепло фазовой смены будет высвобождаться или поглощаться, что может значительно улучшить скорость передачи тепла. Например, когда горячая среда меняется от насыщенной воды (чувствительная передача тепла) к насыщенному пару (латентная передача тепла),коэффициент теплопередачи может быть увеличен в 2 ≈ 3 разаОднако изменения фазы также предъявляют более высокие требования к типу пластины и дизайну потока.для конденсации пара требуется тип пластины с хорошей эффективностью разделения газа и жидкости, чтобы избежать накопления жидкой пленки, влияющей на теплопередачу; для испарения жидкости требуется канал потока с равномерным распределением, чтобы обеспечить равномерное нагревание среды.
Когда среда содержит твердые частицы или примеси, частицы образуют на поверхности пластины слой загрязнения, увеличивая тепловое сопротивление слоя загрязнения,тем самым уменьшая общий коэффициент теплопередачиЧем выше содержание частиц, тем быстрее скорость загрязнения, и тем значительнее снижение эффективности теплопередачи.когда вода, используемая в качестве холодной среды, содержит большое количество ионов кальция и магния, после длительной работы на поверхности пластины будет происходить скалирование, а теплопроводность скалирующего слоя составляет только 1/10-1/5 от теплопроводности металлической пластины,который снизит коэффициент теплопередачи на 20%~40% после масштабированияКроме того, смешивание различных сред может привести к взаимному растворению или стратификации.изменение общих физических свойств среды и дальнейшее влияние на производительность теплопередачи.
Падение давления является еще одним ключевым условием проектирования PHEs, которое относится к потере давления среды при прохождении через канал потока PHE.Падение давления напрямую влияет на потребление энергии насоса (или вентилятора) и рабочую стабильность системыПадение давления PHEs определяется преимущественно сопротивлением потока среды в канале потока, которое связано с физическими свойствами среды, скоростью потока, структурой канала потока,Изменения среднего влияют на падение давления, изменяя сопротивление потока среды.
Вязкость является наиболее важным фактором, влияющим на падение давления. Чем выше вязкость среды, тем больше сопротивление потоку, и чем выше падение давления.Согласно формуле механики жидкостей, падение давления пропорционально вязкости среды при одинаковой скорости потока и структуре канала потока.падение давления увеличится примерно на 80%~100% при той же скорости потока.Кроме того, плотность среды также влияет на падение давления: чем выше плотность среды, тем больше инерционная сила жидкости,и чем выше падение давления при той же скорости потока.
Изменения температуры влияют на падение давления, изменяя вязкость и плотность среды.и падение давления соответствующим образом уменьшаетсяНапротив, при понижении температуры вязкость увеличивается, а падение давления увеличивается.когда рабочее давление ниже насыщенного давления среды, среда испаряется, образуя газо-жидкий двухфазный поток, что значительно увеличит сопротивление потоку и падение давления.падение давления PHE также связано со скоростью потока средыЕсли скорость потока среднего увеличивается из-за корректировки процесса, падение давления резко увеличится (падение давления пропорционально квадрату скорости потока).
Когда среда содержит твердые частицы или примеси, частицы столкнутся с стенкой пластины и друг с другом во время процесса потока, увеличивая сопротивление потоку и падение давления.Кроме того,, частицы будут накапливаться в канале потока, сужая поперечное сечение канала потока, еще больше увеличивая скорость потока и падение давления.когда среда содержит 5%~10% твердых частиц (размер частиц 10~50 мкм)Если частицы слишком большие (более 100 мкм), они могут даже блокировать канал потока.что приводит к отказу PHE от нормальной работы.
Выбор материала PHEs (включая материал пластин и уплотнителей) в основном определяется химическими свойствами и параметрами состояния среды.Основное требование отбора материала - это коррозионная стойкостьИзменения среднего напрямую приведут к несоответствию между исходным материалом и новой средой,приводящее к коррозии материалов, старение уплотнителей и другие проблемы, влияющие на срок службы PHE.
Коррозивность является ключевым фактором, определяющим материал пластины.Нержавеющая сталь 316L широко используется в нейтральных и слабо коррозионных средах (таких как вода)., пищевое масло), но он не устойчив к сильным кислотам, к сильным щелочам и хлоридам; титан устойчив к сильной коррозии (например, морской воде,соляная кислота) и подходит для суровых условий труда.Если среда изменяется от нейтральной к кислой (например, значение pH от 7 до 3),Оригинальная 304 нержавеющая сталь будет коррозией.В это время необходимо заменить пластину титаном или Hastelloy.
На материал уплотнителя также влияют химические свойства среды.NBR подходит для масляных материалов, но не устойчив к сильным кислотам и щелочам; EPDM подходит для нейтральных и слабо коррозионных сред и имеет хорошую высокотемпературную устойчивость; Viton устойчив к сильным кислотам, к сильным щелочам и органическим растворителям, но стоимость высока.Если среда изменена с масла на сильную кислоту, первоначальная прокладка НБР будет коррозироваться и стареть, что приводит к средней утечке, и ее необходимо заменить прокладкой Viton.
Изменения температуры и давления влияют на выбор материала, изменяя скорость коррозии среды и механические свойства материала.Высокая температура ускорит скорость коррозии среды и снизит механическую прочность и срок службы материалаНапример, при повышении рабочей температуры с 100°C до 150°C скорость коррозии среды на нержавеющую сталь увеличится в 2−3 раза.и необходимо выбрать материал с лучшей коррозионной стойкостью при высоких температурах (например, Hastelloy). высокое давление требует, чтобы материал имел более высокую механическую прочность, чтобы избежать деформации или повреждения пластины.Оригинальная обычная пластина из нержавеющей стали (толщина 0.5 мм) не выдерживают высокого давления, и необходимо увеличить толщину пластины или выбрать материал с более высокой прочностью.
Когда среда содержит ионы хлорида, ионы серы или другие коррозионные ионы, это ускорит коррозию материала пластины.даже небольшое количество ионов хлорида (более 200 ppm) может вызвать коррозию нержавеющей сталиПри этом необходимо выбирать материалы, устойчивые к хлоридам (например, титан).Это растворит материал уплотнения.Например, среда, содержащая ацетон, растворит прокладку NBR, и ее необходимо заменить прокладкой Viton.
Структура плиты (тип плиты, угол волнообразования, толщина плиты) и конструкция канала потока (ширина канала потока, направление потока,количество проходов) PHEs спроектированы в соответствии с состоянием потока и требованиями первоначальной среды для передачи теплаИзменения в среднем влияют на состояние потока и требования к теплопередаче среды, что требует корректировки структуры пластины и конструкции канала потока.
Для среды с высокой вязкостью изначальный узкий канал потока приведет к чрезмерному падению давления и плохой теплопередаче.Необходимо выбрать тип пластины с более широким каналом потока (например, пластина с углом волнообразования 30°), чтобы уменьшить сопротивление потоку и улучшить состояние потока средыНапример, когда среда меняется с воды (низкой вязкости) на тяжелое масло (высокой вязкости), ширина потокового канала должна быть увеличена с 2 ‰ 3 мм до 4 ‰ 5 мм для уменьшения падения давления.Кроме того,, среды с высокой вязкостью требуют типа пластины с более сильным эффектом турбулентности (например, волнистые пластины с рысиной костью), чтобы улучшить конвективную передачу тепла.
Для материалов с низкой теплопроводностью необходимо увеличить площадь теплопередачи путем увеличения количества пластин или выбора пластин с большей специфической поверхностью.когда среда переходит от воды к моторному маслу (низкая теплопроводность)Для удовлетворения требований к теплопередаче необходимо увеличить количество плит на 30%-50%. Кроме того, угол волнообразования плит также влияет на теплопередачу и падение давления:Больший угол волнообразования (60°) может улучшить коэффициент теплопередачи, но падение давления больше; меньший угол волнообразования (30°) может уменьшить падение давления, но коэффициент теплопередачи ниже.Средние изменения должны сбалансировать передачу тепла и падение давления путем корректировки угла волнообразования.
Когда среда подвергается фазовому изменению (например, конденсации пара), необходимо выбрать тип пластины, подходящий для фазового теплопередачи.Конденсационная передача тепла требует пластины с гладкой поверхностью и большим каналом потока для облегчения сброса конденсированной жидкости и предотвращения накопления жидкой пленкиДля перемещения тепла при испарении требуется пластина с равномерным каналом потока, чтобы обеспечить равномерное нагревание среды и предотвратить местное перегрев.Средства для изменения фазы требуют многопроходной конструкции канала потока для увеличения времени пребывания среды в PHE и повышения эффективности изменения фазы..
Изменения температуры и давления также влияют на толщину пластины.когда рабочее давление увеличивается с 1.6 MPa до 4,0 MPa, толщина пластины должна быть увеличена с 0,5 мм до 0,8−1,0 мм. Кроме того, высокотемпературные среды требуют пластины с хорошей теплопроводностью для уменьшения теплового напряжения,из металлов или изделий из металлов или изделий из металлов или изделий из металлов.
Когда среда содержит твердые частицы или примеси, необходимо выбрать тип пластины с широким каналом потока и легкой очисткой, чтобы избежать блокировки каналов потока.среда, содержащая твердые частицы, должна выбирать пластину с шириной потокового канала более 4 мм., и поверхность пластины должна быть гладкой, чтобы уменьшить накопление частиц.направление потока среды должно быть спроектировано как противопоточный поток для повышения эффективности передачи тепла и уменьшения накопления частиц.Для материалов, имеющих серьезную склонность к загрязнению, необходимо разработать съемный PHE для облегчения регулярной очистки и обслуживания.
Загрязнение является распространенной проблемой в работе PHE, которая относится к накоплению примесей, чешуи и других веществ на поверхности пластины, что приводит к снижению эффективности теплопередачи,повышенное падение давленияСредние изменения являются одной из основных причин загрязнения. Кроме того, средние изменения также влияют на рабочую стабильность PHE,что приводит к таким проблемам, как средняя утечка, деформация пластин и колебания системы.
Изменения в составе среды являются основным фактором, приводящим к загрязнению. Например, увеличение количества ионов кальция и магния в среде приведет к скалированию;увеличение количества твердых частиц приведет к загрязнению осадковПри этом изменение температуры и давления также ускорит скорость загрязнения.высокая температура ускорит кристаллизацию ионов кальция и магнияИзменения давления приведут к осаждению растворенных газов в среде, образуя загрязнение газовой пленки.Загрязнение не только снижает эффективность теплопередачи, но и увеличивает падение давления, что приводит к увеличению энергопотребления и даже блокировке каналов потока.
Изменения среды могут привести к утечке среды. Например, изменения химических свойств среды могут коррозировать прокладку или пластину, что приводит к утечке;Изменения давления могут привести к деформации прокладки или ее отпадению.Кроме того, чрезмерное падение давления, вызванное изменениями среды, может привести к перегрузке насоса, что повлияет на стабильную работу системы.когда падение давления превышает проектный предел, насос будет работать при перегрузке, что приведет к повреждению насоса или отключению системы. Кроме того, изменения состояния потока среды могут привести к неравномерному распределению температуры пластинки,приводящие к тепловому напряжению и деформации пластины.
Для дальнейшей проверки влияния изменений среды на условия проектирования PHEs в данной работе анализируются два практических инженерных случая:включая влияние изменений состава среднего в нефтехимической промышленности и влияние изменений физических свойств в пищевой промышленности, и предлагает соответствующие меры по корректировке.
На нефтехимическом предприятии для предварительного нагрева сырой нефти используется PHE. Оригинальная конструкционная среда представляет собой сырую нефть с сокращением воды на 5% (массовая доля), температура входа сырой нефти составляет 70 °C,температура выхода 101°C, а площадь теплопередачи PHE составляет 120 м2. Материал пластинки - нержавеющая сталь 316L, а материал уплотнения - NBR. Из-за изменений условий эксплуатации нефтяного месторожденияСнижение воды в сырой нефти увеличивается до 20%, что приводит к изменению физических свойств среды: вязкость увеличивается на 30%, теплопроводность снижается на 15%, а плотность увеличивается на 8%.
После увеличения водоотсечения эксплуатационные проблемы PHE следующие: 1) эффективность теплопередачи значительно снижается, температура выхода сырой нефти падает до 99 °C,которые не могут соответствовать требованиям последующих процессов2) падение давления увеличивается на 40%, что приводит к перегрузке насоса сырой нефти и увеличению потребления энергии; 3) вода в сырой нефти вызывает легкую коррозию пластины,и уплотнение старое и деформированное., с потенциальным риском утечки.
В соответствии с изменениями среды принимаются следующие меры по корректировке конструкции: 1) корректировать структуру пластины: увеличить количество пластин, расширить площадь теплопередачи до 150 м2,и выбрать тип пластины с углом наклона 30° для уменьшения падения давления2) Оптимизировать конструкцию потокового канала: увеличить ширину потокового канала с 2,5 мм до 3,5 мм, чтобы адаптироваться к среде с высокой вязкостью и уменьшить накопление частиц; 3) заменить материал уплотнения:заменить прокладку NBR прокладкой EPDM для повышения коррозионной стойкости к сырой нефти, содержащей воду4) Добавить устройство предварительной обработки: установить устройство для разделения воды и масла на входе в PHE, чтобы уменьшить водоотвод сырой нефти до 10% и уменьшить воздействие воды на PHE.,температура выхода сырой нефти восстанавливается до 101°C, падение давления уменьшается до проектного уровня, а рабочая стабильность PHE значительно улучшается.Инвестиции в меры корректировки окупаются менее чем за три месяца за счет экономии энергии и снижения затрат на техническое обслуживание.
Предприятие по переработке пищевых продуктов использует PHE для охлаждения молока.и площадь теплопередачи 80 м2. Материал пластины из нержавеющей стали 316L, а материал уплотнения - EPDM. Из-за замены источников сырого молока вязкость молока увеличивается до 2.5 mPa·s (из-за увеличения содержания жира), и плотность увеличивается на 5%.
После увеличения вязкости эксплуатационные проблемы PHE следующие: 1) состояние потока молока в канале потока меняется от турбулентного потока к ламинарному потоку,коэффициент конвективной теплопередачи уменьшается на 45%(2) Падение давления увеличивается на 50%, что приводит к увеличению потребления энергии насоса охлаждающей воды;(3) Молоко с высокой вязкостью легко прилипает к поверхности пластины, что приводит к загрязнению и снижению эффективности теплопередачи после длительной эксплуатации.
Меры корректировки конструкции следующие: (1) Заменить тип пластины:выбирать шерстяные гофрированные пластины с углом гофрирования 60° для повышения турбулентности и повышения коэффициента конвективной теплопередачи2) регулировать скорость потока: увеличить скорость потока молока на 30% для увеличения числа Рейнольдса и восстановления турбулентного состояния потока; 3) оптимизировать конструкцию потока:Принять конструкцию многопроходного канала потока для увеличения времени пребывания молока в PHE и улучшения эффекта охлаждения4) Усиление очистки: увеличение частоты очистки CIP (clean-in-place), чтобы избежать накопления загрязнения.снижение давления на 20%, и проблема загрязнения эффективно контролируется, обеспечивая стабильную работу производственной линии.
Чтобы справиться с воздействием изменений среды на условия проектирования PHEs,необходимо сформулировать научные и разумные стратегии корректировки конструкции на основе типа и степени изменений среды.Следующие основные стратегии корректировки из пяти аспектов:
Когда изменения среды приводят к снижению коэффициента теплопередачи,площадь теплопередачи может быть увеличена путем увеличения количества плит или выбора плит с большей специфической поверхностью для обеспечения скорости теплопередачиДля среды с фазовыми изменениями модель расчета теплопередачи должна быть скорректирована, и для точного расчета площади теплопередачи следует учитывать скрытое тепло смены фазы.Кроме того,, скорость потока среды может регулироваться, чтобы изменить число Рейнольдса, повысить турбулентность и улучшить коэффициент конвективного теплопередачи.скорость потока должна быть соответствующим образом увеличена; для среды с низкой вязкостью следует регулировать скорость потока, чтобы избежать чрезмерного падения давления.
Когда изменения среды приводят к чрезмерному падению давления, ширина канала потока может быть увеличена путем выбора типа пластины с более широким каналом потока для уменьшения сопротивления потоку.Угол волнообразования пластины может регулироваться: для уменьшения падения давления выбирается меньший угол волнообразования и достигается баланс между эффективностью теплопередачи и падением давления.количество проходов канала потока может быть уменьшено, чтобы сократить путь потока среды и уменьшить падение давленияДля материалов, содержащих твердые частицы, необходимо добавить устройство предварительной обработки (например, фильтр, сепаратор), чтобы удалить примеси и уменьшить падение давления и риск загрязнения.
В зависимости от изменений химических свойств среды, материалы пластины и уплотнения должны быть своевременно заменены.материалы с высокой коррозионной стойкостью (например, титан), Hastelloy) следует выбрать; для сред, содержащих органические растворители, следует выбрать материалы уплотнений с хорошей устойчивостью к растворителям (например, Viton).должны быть выбраны материалы с высокой механической прочностью и высокой температурной стойкостью;, и толщина плиты должна быть увеличена, чтобы обеспечить стабильность конструкции.должны проводиться испытания на коррозию для проверки адаптивности материала к новой среде.
Для сред с высокой вязкостью выбирать тип пластины с более широким каналом потока и более сильным эффектом турбулентности; для сред с фазовыми изменениями выбирать тип пластины, подходящий для фазовой теплопередачи;для носителей, содержащих твердые частицы, выберите тип пластины с гладкой поверхностью и легкой очисткой.и количество проходов в соответствии с состоянием потока и требованиями к передаче тепла новой среды, чтобы обеспечить равномерный поток среды и эффективную передачу тепла.Для отсоединяемых PHE устройство пластины можно регулировать, чтобы изменить структуру потокового канала и адаптироваться к изменениям среды.
Для материалов с серьезной склонностью к загрязнению следует добавить устройство предварительной обработки для удаления примесей и уменьшения источников загрязнения.скорость потока) для замедления скорости загрязненияФормулируйте регулярный план очистки, используйте очистку CIP или ручную очистку, чтобы своевременно удалить загрязненный слой и восстановить эффективность теплопередачи.Усиление ежедневного контроля и обслуживания ПЭС, проверьте поверхность пластины и уплотнение на коррозию, старение и повреждение и своевременно замените их, чтобы обеспечить рабочую стабильность.
Средние изменения являются неизбежной проблемой при проектировании и эксплуатации теплообменников для плит, и они оказывают всеобъемлющее и далеко идущее влияние на условия проектирования ПЭП.Изменения физических свойств, химические свойства, параметры состояния и состав среды напрямую влияют на эффективность теплопередачи, падение давления, выбор материала, структуру пластины,и стабильности работы ПЭП, что приводит к ряду проблем, таких как снижение эффективности теплопередачи, увеличение потребления энергии, коррозия материалов и отказ оборудования.
С помощью систематического а
