← Zurück zur Kategorie Heizung, Kühlung und Trocknung

Leitfaden zur Auswahl des richtigen Wärmetauschers für thermische Verarbeitungsanwendungen

Kratzen Oberflächenwärmetauscher

Die thermische Verarbeitung ist ein wesentlicher Bestandteil vieler Produktionsprozesse. Ob beim Kochen, Pasteurisieren oder Sterilisieren oder Erhitzen oder Kühlen einer Reihe von Produkten, viele Hersteller werden sicher einen Wärmetauscher verwenden, um ihre thermischen Verarbeitungsanforderungen zu erfüllen. Bei einer solchen Vielfalt von Anwendungen ist es jedoch wichtig, dass Sie den richtigen Wärmetauscher für ihre individuellen Anforderungen auswählen.

Kennen Sie Ihren Prozess

Es gibt eine Reihe von Typen auf dem Markt: Platte, Rohr, Wellrohr, abgeschabte Oberfläche, etc. Jeder ist für eine bestimmte Anwendung geeignet, also denken Sie sorgfältig über Ihren Prozess, einschließlich der Art des Materials / s zu erhitzen oder gekühlt werden , Das Ziel des Prozesses (wie Heizung oder Pasteurisierung) und etwaige Einschränkungen der Umgebung, in der der Wärmetauscher eingesetzt werden soll.

Die treibende Kraft für die Wärmeübertragung ist der Temperaturunterschied zwischen den beiden Stoffen (in den meisten Fällen Flüssigkeiten). Im Falle eines glatten Rohrwärmetauschers ändert sich die Temperatur von zwei einfachen Fluiden, wenn sie durch den Wärmetauscher hindurchtreten.

Einer der Gründe für die Herstellung von Wellrohr- und Kratzwärmetauschern besteht darin, dass sie für Flüssigkeiten und Materialien mit komplexen Eigenschaften wie viskose und nicht-Newtonsche Flüssigkeiten oder für Materialien, die Partikel oder Sedimente enthalten, geeignet sind. Vor der Auswahl Ihres Wärmetauschers sollten Sie daher stets das zu verarbeitende Material berücksichtigen. Lassen Sie sich bei der Auswahl von Herstellern und deren Vertretern professionell beraten.

Eine Größe passt nicht allen

Sobald die richtige Art des Austausches gewählt wurde, müssen die Prozessoren dann sicherstellen, dass das gelieferte Modell für den Job korrekt dimensioniert ist. Mit anderen Worten, dass es die richtige Menge an Wärmeübertragung für die zu behandelnde Flüssigkeit und den erforderlichen Durchsatz bietet. Der Wärmetauscher muss einen ausreichend großen Wärmeübertragungsbereich für die spezifizierten Flüssigkeiten und die angegebenen Einlass- und Auslasstemperaturen aufweisen. Die meisten Berechnungen sollten auch in Variablen fehlen, z. B. ob der Wärmetauscher mit Gegenstrom oder Parallelfluss arbeitet.

Barrieren abbauen

Ein weiterer wichtiger Faktor für die Kontrolle der Wärmeübertragung ist der Widerstand gegen den Wärmefluss durch die verschiedenen Schichten, die eine Barriere zwischen den beiden Flüssigkeiten bilden. Es gibt effektiv fünf dieser Schichten:

  • Die innere 'Grenzschicht', die von der Flüssigkeit gebildet wird, die in engem Kontakt mit der Innenfläche des Rohrs fließt.
  • Die Verschmutzungsschicht, die durch Abscheidung von Feststoffen oder Halbfeststoffen auf der Innenfläche des Rohres gebildet wird (die vorhanden sein kann oder nicht vorhanden ist).
  • Die Dicke der Rohrwand und das verwendete Material bestimmen den Widerstand des Wärmeflusses durch das Rohr selbst.
  • Die Verschmutzungsschicht, die durch Abscheidung von Feststoffen oder Halbfeststoffen auf der Außenseite des Rohres gebildet wird (die vorhanden sein kann oder nicht vorhanden ist).
  • Die äußere 'Grenzschicht', die von dem Fluid gebildet wird, das in engem Kontakt mit der Außenfläche des Rohrs fließt.
  • Die Werte für die Nummern 2 und 4 können in der Regel vom Kunden auf der Grundlage von Erfahrungen geliefert werden, während der Designer des Wärmetauschers die Röhrengröße, Dicke und Material für die Anwendung auswählen wird. Der Widerstand gegen den Wärmestrom, der sich aus den Zahlen 1 und 5 ergibt (bekannt als Teilwärmeübertragungskoeffizienten), hängt sowohl von der Art der Fluide als auch von der Geometrie der Wärmeübertragungsflächen ab.

Turbulenzen schaffen

Eine Möglichkeit, den Aufbau dieser Schichten zu verhindern, besteht darin, die Geschwindigkeit zu erhöhen, mit der das Fluid durch den Wärmetauscher hindurchgeht, so daß Turbulenz gebildet wird und die Grenzschicht von der Oberfläche des Rohres abbricht. Dies ist der Punkt, an dem die sogenannte laminare Strömung (bei der Flüssigkeit, die in glatten Schichten durchläuft, wo die innerste Schicht mit einer höheren Geschwindigkeit als die äußerste fließt) eine turbulente Strömung (wo das Fluid nicht in glatten Schichten fließt, sondern gemischt wird) Aufgeregt, wie es fließt).

Die Geschwindigkeit, mit der dies geschieht, wird durch viele verschiedene Faktoren beeinflusst, aber um es für die Spezifizierung von Wärmetauschern zu quantifizieren, verwenden Ingenieure etwas, das die Reynolds-Nummer genannt wird. Dies wird durch den Durchmesser des Rohres, die Massengeschwindigkeit des Fluids und seine Viskosität bestimmt. Reynolds Zahlen von weniger als 2100 beschreiben laminare Strömungen, während Zahlen über 10000 beschreiben volle turbulente Strömung. Zwischen den beiden Werten ist ein Bereich der Ungewissheit, der Übergangszone genannt wird, wo wir einen allgemeinen Übergang von der vollen laminaren zur vollen turbulenten Strömung sehen. In der Praxis versuchen Ingenieure, außerhalb dieser Zone so viel wie möglich Lösungen anzubieten. Rohrverformung wie Wellung hilft, die Wärmeübertragungsleistung zu erhöhen, sobald die turbulente Strömungsfläche (Reynold> 2100) betreten wurde. Dies ist der Hauptgrund für die Verwendung von Wellrohr-Wärmetauschern.

Stand der Technik Berechnungen

Wie bei jeder Art von Wissenschaft, die Mathematik und das Verständnis der thermischen Dynamik ist weiter zu entwickeln und zu verbessern. Allerdings kann ein Großteil der Literatur, die gewöhnlich verwendet wird, um Berechnungen und Modell-Wärmetauscher-Leistung zu bauen, bis zu 80 Jahre alt sein und spiegelt nicht immer die jüngste Wissenschaft wider. Auch während es wissenschaftliche Literatur für das Verhalten von Flüssigkeiten in glatten und gewellten Rohren gibt, gibt es wenig veröffentlichte Daten über geschabte Oberflächenwärmetauscher.

Basierend auf unserer Erfahrung und den neuesten verfügbaren wissenschaftlichen Daten hat HRS ein neues Softwareprogramm entwickelt, mit dem wir die erforderliche Größe unserer Wärmetauscher berechnen können. Es liefert bereits einige interessante Ergebnisse und gibt neue Erkenntnisse darüber, wie Rohrwärmetauscher mit röhrenförmigen und gekratzten Oberflächen am besten gestaltet werden können, um die bestmögliche Leistung zu erzielen.

Prozessindustrie Informer

Weitere Nachrichten

Hinterlasse einen Kommentar

Deine Email-Adresse wird nicht veröffentlicht. erforderliche Felder sind markiert *

Diese Seite verwendet Akismet, um Spam zu reduzieren. Erfahren Sie, wie Ihre Kommentardaten verarbeitet werden.