ما هو تأثير الحرارة المحددة للسوائل على المبادلات الحرارية المليئة بالسوائل؟

يو! أنا مورد للمبادلات الحرارية المليئة بالوحة ، واليوم أريد أن أتحدث عن تأثير الحرارة المحددة للسوائل على هذه الأجهزة الرائعة.

أولاً ، دعنا نحصل على الأساسيات بشكل مستقيم. تشبه الحرارة المحددة مقدار الطاقة التي يحتاجها السائل لتغيير درجة حرارتها. كما تعلمون ، السوائل المختلفة تشبه الشخصيات المختلفة. بعضها سهل - يمكن أن يغير درجة حرارته مع القليل من مدخلات الطاقة ، في حين أن البعض الآخر أكثر عنادًا ويحتاج إلى الكثير من الطاقة للتسخين أو التبريد.

بالنسبة للمبادلات الحرارية الصفيحة ، هذا الشيء المحدد هو الوقت المهم. المهمة الرئيسية لهذه المبادلات الحرارية هي نقل الحرارة بين سائقين. يأتي أحد السوائل الساخنة ، والآخر يأتي في البرد ، ومن خلال سحر المبادل الحراري ، يتم تمرير الحرارة من السائل الساخن إلى البرد.

دعنا نقول أن لدينا سائل مع حرارة محددة عالية. هذا السائل يشبه الإسفنج الحراري. يمكن أن تمتص طن من الطاقة الحرارية دون ارتفاع درجة حرارتها كثيرًا. عندما يتدفق هذا السائل الحراري المرتفع - من خلال جانب واحد من مبادل حرارة الصفيحة المرتشفة ، يمكن أن يمتص كمية كبيرة من الحرارة من السائل الآخر. هذا يعني أن عملية نقل الحرارة يمكن أن تكون أكثر كفاءة لأنه يمكن الحفاظ على فرق درجة الحرارة بين السوائل على مدى فترة أطول.

على الجانب الآخر ، يكون السائل الذي يحتوي على حرارة محددة منخفضة أشبه بمزاج سريع. إنه يسخن أو يبرد بسرعة كبيرة مع كمية صغيرة من نقل الطاقة. عندما يكون السائل الحراري المنخفض - محدد في المبادل الحراري ، يحدث تغير درجة الحرارة بسرعة. قد يكون هذا في بعض الأحيان مشكلة لأنه إذا تغيرت درجة حرارة السائل بسرعة كبيرة ، فإن اختلاف درجة الحرارة بين السوائل في المبادل الحراري يمكن أن تنخفض بسرعة. وفرق درجة الحرارة المنخفضة يعني نقل الحرارة أقل كفاءة.

الآن ، دعنا نحفر بشكل أعمق قليلاً في كيفية تأثير ذلك على أداء مبادلات حرارة الألواح المنهارة.

معدل نقل الحرارة

يرتبط معدل نقل الحرارة في المبادل الحراري المراوغة مباشرة بالحرارة المحددة للسوائل. صيغة نقل الحرارة هي (q = m \ times c \ times \ delta t) ، حيث (Q) هو نقل الحرارة ، (M) هو معدل تدفق الكتلة للسائل ، (C) هو الحرارة المحددة ، و (\ delta t) هو اختلاف درجة الحرارة.

إذا كان لدينا سائل ذو ارتفاع (C) ، لنفس معدل تدفق الكتلة (M) وفرق درجة الحرارة (\ delta t) ، سيكون نقل الحرارة (Q) أعلى. هذا يعني أن المبادل الحراري لدينا يمكن أن يحرك المزيد من الحرارة من سائل إلى آخر في وقت معين. على سبيل المثال ، يحتوي الماء على حرارة محددة عالية نسبيًا مقارنة ببعض السوائل الشائعة الأخرى. عند استخدام الماء في أتبادل حراري الصفيحة المهروس، يمكن أن ينقل كمية كبيرة من الحرارة ، مما يجعل المبادل الحراري يعمل بشكل جيد.

تغيير حجم المبادل الحراري

تؤثر الحرارة المحددة للسوائل أيضًا على تغيير حجم المبادل الحراري للوحة. إذا كنا نتعامل مع سائل يحتوي على حرارة محددة منخفضة ، فقد نحتاج إلى مبادل حراري أكبر لتحقيق نفس كمية نقل الحرارة كما نفعل مع سائل حراري مرتفع.

دعنا نقول أننا نريد نقل كمية معينة من الحرارة (س). إذا كانت الحرارة المحددة (C) للسائل منخفضة ، للتعويض عن ذلك ، فإننا إما بحاجة إلى زيادة معدل تدفق الكتلة (M) أو زيادة فرق درجة الحرارة (\ Delta T). قد لا تكون زيادة معدل تدفق الكتلة عملية دائمًا ، ويمكن أن يكون لزيادة اختلاف درجة الحرارة قيودها الخاصة. لذلك ، في كثير من الأحيان ، ينتهي بنا المطاف إلى مبادل حراري أكبر مع مساحة أكبر لنقل الحرارة. هذا هو المكانمبادل حراري صفيحة من النيكليمكن أن يأتي في متناول يدي. يمكن تصميمها بأحجام مختلفة لاستيعاب العديد من درجات الحرارة المحددة للسوائل ومتطلبات نقل الحرارة.

الكفاءة واستهلاك الطاقة

ترتبط كفاءة المبادل الحراري المراوغة ارتباطًا وثيقًا بالحرارة المحددة للسوائل. يستخدم المبادل الحراري الأكثر كفاءة طاقة أقل لنقل نفس الكمية من الحرارة. عندما نستخدم السوائل ذات ارتفاع درجات الحرارة المحددة ، يمكننا تحقيق كفاءة أفضل لأننا نستطيع الحفاظ على اختلاف درجة حرارة جيدة بين السوائل ذات المدخلات الأقل طاقة.

على سبيل المثال ، في نظام التدفئة ، إذا استخدمنا سائلًا مع حرارة محددة عالية في المبادل الحراري ، فيمكننا تسخين السائل البارد بشكل أكثر فعالية مع استهلاك الطاقة أقل. هذا لا يوفر المال فحسب ، بل يجعل النظام بأكمله أكثر ملاءمة للبيئة. وهذا شيء نهتم به جميعًا هذه الأيام ، أليس كذلك؟

توافق السوائل والحرارة المحددة

شيء آخر يجب مراعاته هو توافق السائل مع مواد المبادل الحراري للوحة. يمكن أن يكون للسوائل المختلفة خصائص كيميائية مختلفة ، ويمكن أن تتفاعل مع مواد المبادل الحراري. قد تكون بعض السوائل تآكلًا ، ويمكن أن يؤدي استخدامها في مبادل حراري إلى تلف مع مرور الوقت.

ولكن عندما نفكر في حرارة معينة ، نحتاج أيضًا إلى التأكد من أن السائل الذي نختاره متوافق مع المبادل الحراري. على سبيل المثال،مبادل حراري بهتافمصنوعة من مواد محددة مصممة للعمل بشكل جيد مع أنواع معينة من السوائل. نحتاج إلى اختيار سائل مع الحرارة المحددة المناسبة التي لن تتسبب أيضًا في أي مشاكل في مواد المبادل الحراري.

التطبيقات العالمية الحقيقية

في التطبيقات العالمية الحقيقية ، يمكن رؤية تأثير الحرارة المحددة للسوائل على المبادلات الحرارية المرهقة في العديد من الأماكن. في أنظمة HVAC ، على سبيل المثال ، يمكن أن يؤثر اختيار المبرد (الذي له حرارة خاصة به) بشكل كبير على أداء المبادل الحراري. يمكن أن يساعد المبرد ذي الحرارة المحددة عالية النظام في تبريد مساحة أو تسخين مساحة أكثر كفاءة.

في العمليات الصناعية ، مثل التصنيع الكيميائي أو معالجة الأغذية ، فإن الحرارة المحددة لسوائل العملية هي عامل حاسم. إذا تم استخدام السائل الخاطئ في المبادل الحراري ، فقد يؤدي ذلك إلى نقل حرارة غير فعال ، مما قد يؤدي إلى إبطاء عملية الإنتاج وزيادة التكاليف.

لذلك ، كما ترون ، فإن الحرارة المحددة للسوائل هي عامل مهم للغاية عندما يتعلق الأمر بالمبادلات الحرارية للوحة. إنه يؤثر على كل شيء من معدل نقل الحرارة وتغيير حجم المبادل الحراري إلى كفاءته والتطبيقات العالمية الحقيقية.

إذا كنت في السوق للحصول على مبادلات حرارية من لوحة Brazed وترغب في اتخاذ الخيار الأفضل بناءً على الحرارة المحددة للسوائل الخاصة بك ، فلا تتردد في التواصل. نحن هنا لمساعدتك في العثور على المبادل الحراري المثالي لاحتياجاتك. سواء كنت تتعامل مع السوائل الحرارية المرتفعة - أو السوائل المنخفضة - المحددة - لدينا الخبرة لإرشادك خلال هذه العملية. دعنا نتجاهل الدردشة ونكتشف أفضل حل لمتطلبات نقل الحرارة.

مراجع

• Guntropera ، FP ، DeWitt ، DP ، Bergman ، TL ، & Lavine ، AS (2007). أساسيات الحرارة ونقل الكتلة. جون وايلي وأولاده.
• Shah ، RK ، & Sekulic ، DP (2003). أساسيات تصميم المبادل الحراري. جون وايلي وأولاده.