Динамической скребковый теплообменник (DSSHE) был разработан , чтобы столкнуться с некоторыми проблемами в других типах теплообменников . Они увеличивают теплопередачу за счет: удаления слоев загрязнения , увеличения турбулентности в случае потока с высокой вязкостью и предотвращения образования льда и других побочных продуктов процесса. DSSHE имеют внутренний механизм, который периодически удаляет продукт со стены теплопередачи.
Вступление
Наиболее важные технологии косвенной передачи тепла используют трубы (кожухотрубные теплообменники ) или плоские поверхности (пластинчатые теплообменники). Их цель - обмен максимальным количеством тепла на единицу площади путем создания как можно большей турбулентности ниже заданных пределов мощности накачки . Типичные подходы к достижению этого заключаются в гофрировании труб или пластин или расширении их поверхности ребрами .
Однако эти технологии согласования геометрии, расчет оптимальных массовых потоков и другие факторы, связанные с турбулентностью, уменьшаются при появлении засорения , что вынуждает проектировщиков устанавливать значительно большие площади теплопередачи. Существует несколько типов обрастания, в том числе накопление твердых частиц, осаждение ( кристаллизация ), осаждение , образование слоев льда и т. Д.
Еще один фактор, затрудняющий теплопередачу, - это вязкость . Жидкости с высокой вязкостью имеют тенденцию к образованию глубокого ламинарного потока , условия с очень низкой скоростью теплопередачи и высокими потерями давления, связанными со значительной мощностью откачки, часто превышающей проектные пределы теплообменника. Эта проблема часто усугубляется при обработке неньютоновских жидкостей.
Динамические скребковые теплообменники (DSSHE) были разработаны для решения вышеупомянутых проблем. Они увеличивают теплопередачу за счет: удаления слоев загрязнения, увеличения турбулентности в случае потока с высокой вязкостью и предотвращения образования льда и других побочных продуктов процесса.
Основное описание
В динамических скребковых теплообменниках имеется внутренний механизм, который периодически удаляет продукт со стенки теплопередачи. Сторона продукта очищается лезвиями, прикрепленными к движущемуся валу или раме. Лезвия изготовлены из жесткого пластика, чтобы не повредить очищаемую поверхность. Этот материал одобрен FDA для пищевых продуктов.
Типы
В зависимости от расположения лопастей существует три основных типа DSSHE:
- ДСШЭ вращающиеся трубчатые . Вал размещен параллельно оси трубы, не обязательно совпадая, и вращается с различными частотами, от нескольких десятков оборотов в минуту до более 1000 оборотов в минуту. Количество лезвий колеблется от 1 до 4 и может использовать центробежные силы для очистки внутренней поверхности пробирки. Примерами являются Waukesha Cherry-Burrell Votator II, Alfa Laval Contherm, Terlet Terlotherm и скребковый теплообменник Kelstream. Другой пример - теплообменники HRS серии R или Sakura Seisakusho Ltd. Japan Onlator.
- Поршневые, трубчатые ДСШЭ . Вал концентричен к трубе и движется в продольном направлении без вращения. Частота составляет от 10 до 60 ударов в минуту. Лопасти могут различаться по количеству и форме, от перегородок до конфигураций перфорированных дисков. Примером может служить теплообменник HRS Unicus.
- Вращающиеся, пластинчатые ДСШЭ . Лезвия протирают внешнюю поверхность круглых пластин, расположенных последовательно внутри оболочки. Нагревательная / охлаждающая жидкость течет внутри пластин. Частота порядка нескольких десятков оборотов в минуту. Примером может служить HRS Spiratube T-Sensation.
Оценка
Методы вычислительной гидродинамики (CFD) являются стандартными инструментами для анализа и оценки теплообменников и аналогичного оборудования. Однако для целей быстрого расчета оценка DSSHE обычно выполняется с помощью специальных (полу) эмпирических корреляций, основанных на π-теореме Бакингема :
- Fa = Fa (Re, Re ', n, ...)
для потери давления и
- Nu = Nu (Re, Re ', Pr, Fa, L / D, N, ...)
для теплопередачи, где Nu - число Нуссельта , Re - стандартное число Рейнольдса, основанное на внутреннем диаметре трубки, Re ' - конкретное число Рейнольдса, основанное на частоте протирания, Pr - число Прандтля , Fa - трение Фаннинга коэффициент , L - длина трубки, D - внутренний диаметр трубки, n - количество лопастей, а точки учитывают любые другие соответствующие безразмерные параметры.
Приложения
Спектр применения охватывает ряд отраслей, включая пищевую , химическую , нефтехимическую и фармацевтическую . DSSHE подходят, когда продукты склонны к загрязнению, очень вязкие, твердые, чувствительные к нагреванию или кристаллизуются.
Смотрите также
Рекомендации
- Ботт, Т.Р. (май 1966 г.). Конструкция скребковых теплообменников . II, №5. Британская химическая инженерия. С. 338–339.
- Ботт, Т.Р. (ноябрь 2001 г.). Фолить или не фолить . Журнал CEP. С. 30–37.
- Ботт, TR; Ромеро, JJB (октябрь 1963 г.). Теплообмен через очищенную поверхность . Канадский журнал химической инженерии. С. 213–219.
- Чонг, А. (2001). Исследование скребкового теплообменника в производстве льда, M. Sc. Тезис . Университет Торонто.
- "Веб-страница проекта скребковых теплообменников" . Институт Смита. Архивировано из оригинала на 2009-03-04. CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- Тяхти, Т. (2004). Кристаллизация суспензионного расплава в трубчатых и скребковых теплообменниках, кандидатская диссертация . Martin-Luther-Universität.
- "Страница проекта скребкового теплообменника" . Саутгемптонский университет. Архивировано из оригинала на 2009-03-04 . Проверено 8 сентября 2008 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )