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选择正确的热交换器用于热处理应用的指南

刮面热交换器

热处理是许多生产工艺的重要组成部分。 无论是烹饪,巴氏灭菌还是灭菌,或加热或冷却一系列产品,许多制造商将使用热交换器来执行其热处理要求是一个安全的选择。 然而,随着各种各样的应用可能,重要的是您可以根据自己的要求选择合适的热交换器。

了解你的过程

市场上有许多类型:板,管,波纹管,刮表面等。每个都适合于特定的应用,所以仔细考虑你的工艺,包括被加热或冷却的材料的性质,过程(如加热或巴氏消毒)的目标以及使用热交换器的环境的任何限制。

传热的驱动力是两种物质之间的温度差(大多数情况下是流体)。 在平滑管状热交换器的情况下,两种简单流体的温度在通过热交换器时变化。

One of the reasons for making corrugated tube and scraped surface heat exchangers is that they are suitable for fluids and materials with complex properties, such as viscous and non-Newtonian fluids, or for materials containing particles or sediment. You should therefore always be mindful of the material to be processed before selecting your heat exchanger and it’s a good idea to seek professional advice from manufacturers and their agents, to help with the selection process.

一个大小不适合所有

一旦选择了正确类型的交换机,处理器必须确保所提供的模型的大小适合作业。 换句话说,它为正在处理的流体和所需的生产量提供适量的热传递。 热交换器必须具有足够大的指定流体的热传递面积及其特定的入口和出口温度。 大多数计算还应考虑变量,例如热交换器是否使用逆流或并联流动。

打破障碍

控制热传递的另一个重要因素是通过在两种流体之间形成屏障的各种“层”的热流阻力。 这些层中有五个:

  • 由流体与管的内表面紧密接触的流体形成的内部“边界层”。
  • 通过在管的内表面上沉积固体或半固体而形成的污垢层(其可能存在或可能不存在)。
  • The thickness of the tube wall and the material used, which will govern the resistance to heat flow though the tube itself.
  • 通过在管的外表面上沉积固体或半固体而形成的结垢层(其可能存在或不存在)。
  • 由流体与管的外表面紧密接触的流体形成的外部“边界层”。
  • 数字2和4的值通常可以由客户根据经验提供,而热交换器的设计人员将选择适合该应用的管尺寸,厚度和材料。 由数字1和5(称为部分传热系数)产生的热流阻力取决于流体的性质和传热表面本身的几何形状。

Creating turbulence

防止这些层积聚的一种方法是增加流体通过热交换器的速度,从而形成湍流,并且边界层脱离管表面。 这就是所谓的层流(流体通过光滑层,其中最内层以比最外层更高的速度流动的流体)成为湍流(其中流体不平滑地流动但混合或在流动时激动起来)。

这种情况发生的速度受到许多不同因素的影响,但为了量化它来指定热交换器,工程师们使用了雷诺兹号码。 这取决于管的直径,流体的质量速度及其粘度。 小于2100的雷诺数描述层流,而10000以上的数字描述了完整的湍流。 在两个值之间是一个不确定性区域,称为过渡区,我们看到从全层流到全湍流的一般过渡。 实际上,工程师尽可能地在这个区域之外提供解决方案。 诸如波纹的管变形有助于一旦进入湍流区域(Reynold> 2100)就增加传热性能。 这是使用波纹管式热交换器的主要原因。

最先进的计算

与任何科学一样,热力学的数学和理解也在不断发展和完善。 然而,通常用于构建计算和模型换热器性能的许多文献可能高达80年,并不总是反映最近的科学。 另外,尽管有光滑波纹管中流体行为的科学文献,但是关于刮面热交换器的数据尚不清楚。

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流程工业线人

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