Apa Metode untuk Meningkatkan Efisiensi Perpindahan Panas pada Penukar Panas Shell{0}}dan-Tube?

Kunci untuk meningkatkan efisiensi perpindahan panaspenukar panas cangkang-dan-tabungterletak pada peningkatan koefisien perpindahan panas dan perbedaan suhu rata-rata logaritmik (LMTD).

Untuk meningkatkan koefisien perpindahan panas penukar panas secara efektif, perlu untuk secara bersamaan meningkatkan koefisien perpindahan panas permukaan pada sisi dingin dan panas pelat, mengurangi ketahanan termal lapisan pengotoran, memilih pelat dengan konduktivitas termal tinggi, dan mengurangi ketebalan pelat.

A. Meningkatkan Koefisien Perpindahan Panas Permukaan Pelat

Kerutan pada penukar panas shell-dan-tube memungkinkan fluida menghasilkan turbulensi pada laju aliran yang relatif rendah (ketika bilangan Reynolds adalah 150). Hal ini memungkinkan penukar untuk mencapai koefisien perpindahan panas permukaan yang tinggi, yang terkait dengan struktur geometris kerut pelat dan keadaan aliran medium.

Pola kerut pelat antara lain herringbone, datar, bulat, dan lain-lain. Penelitian dan eksperimen selama bertahun-tahun telah menunjukkan bahwa pelat herringbone dengan penampang bergelombang segitiga (penampang-berbentuk sinus menawarkan koefisien perpindahan panas permukaan yang tinggi, penurunan tekanan yang rendah, dan distribusi tegangan yang seragam di bawah tekanan, namun sulit untuk diproses) menunjukkan koefisien perpindahan panas permukaan yang relatif tinggi. Selain itu, semakin besar sudut kerutnya, semakin tinggi kecepatan aliran medium dalam saluran aliran antar-pelat, dan semakin besar pula koefisien perpindahan panas permukaan.

B. Mengurangi Ketahanan Termal pada Lapisan Pengotoran

Kunci untuk mengurangi ketahanan termal lapisan pengotoran pada penukar panas adalah dengan mencegah pengotoran pada pelat. Ketika ketebalan pengotoran pada pelat mencapai 1 mm, koefisien perpindahan panas berkurang sekitar 10%. Oleh karena itu, penting untuk memantau kualitas air di sisi dingin dan panas penukar panas untuk mencegah pengotoran pelat dan menghindari menempelnya kotoran dalam air ke pelat.

Beberapa unit pemanas menambahkan bahan kimia ke media pemanas untuk mencegah pencurian air dan korosi baja. Dalam kasus seperti ini, perhatian harus diberikan pada kualitas air dan kontaminasi pelat penukar panas oleh kotoran yang disebabkan oleh perekat. Jika ada kotoran kental di dalam air, filter khusus harus digunakan untuk pengolahan. Saat memilih bahan kimia, lebih diutamakan-yang tidak kental.

C. Memilih Pelat dengan Konduktivitas Termal Tinggi

Bahan pelat dapat mencakup baja tahan karat austenitik, paduan titanium, paduan tembaga, dll. Baja tahan karat memiliki konduktivitas termal yang baik (dengan konduktivitas termal sekitar 14,4 W/(m·K)), kekuatan tinggi, kinerja pencetakan yang sangat baik, dan ketahanan terhadap oksidasi. Harganya lebih terjangkau dibandingkan paduan titanium dan paduan tembaga, sehingga banyak digunakan dalam proyek pemanasan. Namun ketahanannya terhadap korosi ion klorida buruk.

D. Mengurangi Ketebalan Pelat

Ketebalan pelat yang dirancang tidak terkait dengan ketahanan terhadap korosi, namun terkait dengan kapasitas menahan tekanan-penukar panas. Meningkatnya ketebalan pelat dapat meningkatkan daya dukung tekanan-penukar.

Ketika pelat herringbone digabungkan, pelat yang berdekatan akan terbalik, dan gelombangnya bersentuhan satu sama lain, membentuk titik penyangga yang padat dan terdistribusi secara merata. Struktur lubang sudut dan penyegelan tepi pelat telah ditingkatkan secara bertahap, memungkinkan penukar panas mencapai kapasitas menahan tekanan-yang sangat baik. Kapasitas-pendukung tekanan penukar panas cangkang-dan-tabung domestik yang dapat dilepas telah mencapai 2,5 MPa.

Ketebalan pelat mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap koefisien perpindahan panas. Pengurangan ketebalan sebesar 0,1 mm akan meningkatkan koefisien perpindahan panas total penukar panas cangkang-dan-tabung simetris sekitar 600 W/(m·K) dan penukar panas asimetris sekitar 500 W/(m·K). Dengan alasan memenuhi kapasitas penahan tekanan-penukar panas, pelat dengan ketebalan sekecil mungkin harus dipilih.

Pola aliran penukar panas shell-dan-tabung mencakup aliran balik, aliran paralel, dan aliran campuran (menggabungkan aliran balik dan aliran paralel). Pada kondisi operasi yang sama, LMTD merupakan yang terbesar pada aliran berlawanan, terkecil pada aliran paralel, dan berada di antara keduanya pada aliran campuran.

Cara untuk meningkatkan LMTD penukar panas adalah sebagai berikut: gunakan aliran balik atau pola aliran campuran yang sedekat mungkin dengan aliran balik; tingkatkan suhu cairan di sisi panas sebanyak mungkin; dan kurangi suhu cairan pada sisi dingin sebanyak mungkin.

Untuk penukar panas shell-dan-tabung dengan pengaturan-lintasan tunggal, pipa saluran masuk dan keluar fluida harus dipasang sebanyak mungkin di sisi pelat ujung tetap penukar untuk kemudahan pemeliharaan.

Semakin besar perbedaan suhu medium, semakin kuat konveksi alami fluida, dan semakin signifikan dampak terbentuknya zona stagnan. Oleh karena itu, posisi saluran masuk dan saluran keluar media harus diatur sedemikian rupa sehingga fluida panas mengalir masuk dari atas dan keluar dari bawah, sedangkan fluida dingin mengalir dari bawah dan keluar dari atas. Pengaturan ini membantu mengurangi dampak zona stagnan dan meningkatkan efisiensi perpindahan panas.

Dapatkan penawaran

Selain penukar panas shell-dan-tabung, GNEE juga menawarkan produk-berkualitas tinggi, seperti penukar panas volumetrik, penukar panas tembaga, penukar panas titanium, pemanas, pendingin klorin,-reaktor tekanan tinggi, tangki penyimpanan LPG, tangki penyimpanan kriogenik, generator oksigen VPSA, dll. Jika Anda tertarik dengan produk di atas atau produk lainnya, jangan ragu untuk mengirim email ke global@gneesteels.com, dan tim profesional kami akan dengan senang hati menjawab pertanyaan Anda.

Parameter Desain Penukar Panas