De scheepsplatenwarmtewisselaar als belangrijkste warmtewisselaar op het schip speelt een sleutelrol in de veilige werking van het hele schip. De structuur is relatief eenvoudig in vergelijking met andere apparatuur, voornamelijk samengesteld uit schroef, drukplaat, basis, plaat enzovoort. Het wordt veel gebruikt als voeringwater, smeeroliekoeler en centrale koeler voor de hoofdmotor van grote schepen. Het is de afgelopen decennia enorm ontwikkeld. Grote fabrikanten richten zich op het verbeteren van het warmte-uitwisselingseffect van scheepsplatenwarmtewisselaars.
Omdat de plaatstructuur van de scheepsplatenwarmtewisselaar rechtstreeks van invloed is op de prestaties van de warmtewisselaar. Dit artikel bespreekt de invloed van een reeks plaatparameters van de bestaande scheepsplatenwarmtewisselaar op de prestaties van de warmtewisselaar, om enige referentie te bieden voor verder onderzoek.
Voor de onderhoudbaarheid van scheepsplatenwarmtewisselaars zijn de platen in een U-vorm verbonden, wat een tegenstroommethode is, en de vloeistof aan beide zijden is koud water en warm water of smeerolie. De vorm van warmtewisseling tussen de platen kan worden geabstraheerd als warmteoverdracht met vlakke wand. Aangezien de vloeistofstroom in het kanaal van de scheepsplatenwarmtewisselaar wordt bepaald door de warmtewisseling van de smeerolie of het voeringwater van de hoofdmotor, dieselmotor, kan de focus van het onderzoek op de plaatvorm liggen.
Wat zijn de belangrijkste factoren die het warmteoverdrachtseffect van de plaat beïnvloeden?
1. Plaatdikte:
2. Hoek van plaat:
3. Stroomsnelheid tussen platen:
Plaatdikte
Uit de uitdrukking van de warmteoverdrachtscoëfficiënt blijkt dat hoe kleiner de dikte δ van de plaat, hoe beter het warmteoverdrachtseffect van de warmtewisselaar. De norm voor scheepsplatenwarmtewisselaars stelt voor dat de plaatdikte van de warmtewisselaar 0,6～0,8 mm is. De dunste titaniumplaat in de industrie heeft 0,4 mm bereikt. Het verdunnen van de plaat zal niet al te voor de hand liggend zijn om het warmte-uitwisselingseffect te verbeteren, maar het belangrijkste doel is om de kosten te verlagen en het materiaalverbruik te verminderen, maar de sterkte van de dunne plaat zal relatief worden verminderd na het persen.
Hoek van plaat
Een van de belangrijkste methoden om de waarde van k in scheepsplatenwarmtewisselaars te verhogen, is om de mate van vloeistofverstoring op het oppervlak van het warmtewisselingsmedium aan beide zijden van de plaat te vergroten. De platen van scheepsplatenwarmtewisselaars worden veelal verwerkt tot visgraatgolfplaten. Bij de visgraatgolfplaat heeft de grootte van de visgraathoek een grote invloed op de warmteoverdracht en de vloeistofweerstand. Platen met grote visgraathoeken hebben een hoge warmteoverdrachtscoëfficiënt en een hoge vloeistofweerstand; omgekeerd hebben platen met kleine visgraathoeken een lage warmteoverdrachtscoëfficiënt en weerstand. De visgraathoek van 120° heeft het beste warmteoverdrachtseffect. Hoe kleiner of groter de hoek, hoe lager de efficiëntie van de warmteoverdracht. De gebruikelijke centrale koeler en voeringwaterkoeler gebruiken 120° visgraatplaten om het maximale warmteoverdrachtseffect te bereiken.
Stroomsnelheid tussen platen
De stroomsnelheid van de vloeistof die tussen de platen stroomt, is niet uniform. Het debiet op de hoofdstroomleiding is ongeveer 4 tot 5 keer het gemiddelde debiet. De stroomsnelheid van elk stroomkanaal in een proces is niet uniform. Om de vloeistof tussen de platen te laten stromen, vanuit een volledig turbulente toestand, is het raadzaam om de gemiddelde stroomsnelheid tussen de platen 0,3-0,8 m/s te nemen. Neem een grotere waarde wanneer de weerstandsdaling de convectieve warmteoverdrachtsfilmcoëfficiënt kan verhogen, waardoor het warmtewisselingsgebied wordt verkleind en de efficiëntie van de warmtewisseling wordt verbeterd. Selecteer gewoonlijk het geschikte gebied uit één stuk en de hoogte-breedteverhouding van de plaat volgens een bepaald debiet. Deze selectiemethode is een sleutelfactor bij het regelen van het debiet tussen de platen.
(1) Via het warmteoverdrachtsmodel van de warmtewisselaar worden verschillende sleutelfactoren geanalyseerd die de warmteoverdrachtscoëfficiënt k van de warmtewisselaar beïnvloeden: warmteoverdrachtsfilmcoëfficiënt α en plaatdikte δ. De karakteristieke lengte van de platen en het Reynoldsgetal Re tussen de platen bepalen de grootte van de warmteoverdrachtsfilmcoëfficiënt α.
(2) De huidige onderzoeksrichting van platenwarmtewisselaarplaten op zee (plaatdikte, plaathoek en stroomsnelheid tussen platen) wordt in detail geanalyseerd.
(3) Na analyse is het noodzakelijk om de scheepsplatenwarmtewisselaar te verbeteren en te optimaliseren op basis van de relevante principes van warmteoverdracht en vloeistofmechanica in de daaropvolgende werkzaamheden.
