مبدل حرارتی صفحه ای دریایی به عنوان تجهیزات اصلی تبادل حرارت در کشتی نقش کلیدی در عملکرد ایمن کل کشتی ایفا می کند. ساختار آن در مقایسه با سایر تجهیزات نسبتاً ساده است که عمدتاً از پیچ، صفحه فشار، پایه، صفحه و غیره تشکیل شده است. به طور گسترده ای به عنوان آب لاینر، خنک کننده روغن روان کننده و خنک کننده مرکزی برای موتور اصلی کشتی های بزرگ استفاده می شود. در چند دهه گذشته بسیار توسعه یافته است. تولیدکنندگان بزرگ بر روی چگونگی بهبود اثر تبادل حرارتی مبدل های حرارتی صفحه ای دریایی تمرکز می کنند.
زیرا ساختار صفحه ای مبدل حرارتی صفحه ای دریایی به طور مستقیم بر عملکرد مبدل حرارتی تأثیر می گذارد. این مقاله تأثیر یک سری از پارامترهای صفحه مبدل حرارتی صفحه دریایی موجود بر عملکرد مبدل حرارتی را مورد بحث قرار می دهد تا مرجعی برای تحقیقات بیشتر ارائه شود.
برای حفظ و نگهداری مبدل های حرارتی صفحه ای دریایی، صفحات به شکل U به هم متصل می شوند که روشی خلاف جریان است و سیال دو طرف آب سرد و آب گرم یا روغن روان کننده است. شکل تبادل حرارت بین صفحات را می توان به عنوان انتقال حرارت دیواره مسطح انتزاع کرد. از آنجایی که جریان سیال در کانال مبدل حرارتی صفحه دریایی توسط تبادل حرارتی روغن روان کننده موتور دیزل اصلی یا آب لاینر تعیین می شود، تمرکز مطالعه می تواند بر روی فرم صفحه باشد.
عوامل اصلی موثر بر اثر انتقال حرارت صفحه چیست؟
1. ضخامت صفحه
2. زاویه صفحه
3. نرخ جریان بین صفحات
ضخامت صفحه
از بیان ضریب انتقال حرارت می توان دریافت که هرچه ضخامت δ صفحه کوچکتر باشد، اثر انتقال حرارت مبدل حرارتی بهتر است. استاندارد مبدل های حرارتی صفحه ای دریایی پیشنهاد می کند که ضخامت صفحه مبدل حرارتی 0.6 تا 0.8 میلی متر باشد. نازک ترین صفحه تیتانیوم در صنعت به 0.4 میلی متر رسیده است. نازک کردن صفحه برای بهبود اثر تبادل حرارت خیلی واضح نخواهد بود، اما هدف اصلی کاهش هزینه و کاهش مصرف مواد است، اما استحکام صفحه نازک پس از فشار دادن نسبتاً کاهش می یابد.
زاویه صفحه
یکی از روش های اصلی افزایش مقدار k در مبدل های حرارتی صفحه ای دریایی، افزایش درجه اختلال سیال در سطح محیط تبادل حرارتی در دو طرف صفحه است. صفحات مبدل های حرارتی صفحه ای دریایی معمولاً به صفحات موجدار استخوان شاه ماهی پردازش می شوند. برای ورق موجدار استخوان شاه ماهی، اندازه زاویه استخوان شاه ماهی تأثیر زیادی بر انتقال حرارت و مقاومت سیال دارد. صفحات با زوایای بزرگ استخوان ماهی دارای ضریب انتقال حرارت بالا و مقاومت بالای سیال هستند. برعکس، صفحات با زوایای کوچک شاه ماهی ضریب انتقال حرارت و مقاومت پایینی دارند. زاویه 120 درجه شاه ماهی بهترین اثر انتقال حرارت را دارد. هر چه زاویه کوچکتر یا بزرگتر باشد، راندمان انتقال حرارت کمتر است. کولر مرکزی معمولی و کولر آبی لاینری از صفحات 120 درجه شاه ماهی برای دستیابی به حداکثر اثر انتقال حرارت استفاده می کند.
سرعت جریان بین صفحات
سرعت جریان سیال بین صفحات یکنواخت نیست. دبی جریان در خط جریان اصلی حدود 4 تا 5 برابر دبی متوسط است. سرعت جریان هر کانال جریان در یک فرآیند یکنواخت نیست. برای اینکه سیال بین صفحات از حالت کاملا متلاطم خارج شود، توصیه می شود سرعت جریان متوسط بین صفحات 0.3-0.8 متر بر ثانیه باشد. هنگامی که افت مقاومت اجازه داده می شود تا ضریب فیلم انتقال حرارت همرفتی را افزایش دهد، مقدار بیشتری را در نظر بگیرید، در نتیجه ناحیه تبادل حرارت را کاهش داده و راندمان تبادل حرارت را بهبود می بخشد. معمولاً سطح تک تکه مناسب و نسبت ابعاد صفحه را با توجه به سرعت جریان داده شده انتخاب کنید. این روش انتخاب یک عامل کلیدی در کنترل سرعت جریان بین صفحات است.
(1) از طریق مدل انتقال حرارت مبدل حرارتی، چندین عامل کلیدی مؤثر بر ضریب انتقال حرارت k مبدل حرارتی تجزیه و تحلیل میشوند: ضریب فیلم انتقال حرارت α و ضخامت صفحه δ. طول مشخصه صفحات و عدد Reynolds Re بین صفحات، اندازه ضریب فیلم انتقال حرارت α را تعیین می کند.
(2) جهت تحقیق فعلی صفحات مبدل حرارتی صفحه دریایی (ضخامت صفحه، زاویه صفحه و سرعت جریان بین صفحه) با جزئیات تجزیه و تحلیل شده است.
(3) پس از تجزیه و تحلیل، بهبود و بهینه سازی مبدل حرارتی صفحه دریایی بر اساس اصول مربوطه انتقال حرارت و مکانیک سیالات در کار بعدی ضروری است.
