Skraty v doskových výmenníkoch - prerušenie prietoku kvapaliny naprieč kanálmi
Skraty v doskových výmenníkoch - prerušenie prietoku kvapaliny naprieč kanálmi
Tlakové straty a zlá distribúcia kvapalín
Zníženie alebo prerušenie prietoku kvapaliny v dôsledku tlakovej straty, zlej distribúcie kvapalín spôsobuje zanášania nečistotami znižuje veľkosť využitej plochy výmenníka a tým aj účinnosť výmenníka tepla.
Zanášanie môže spôsobiť aj zlá distribúcia kvapaliny, ktorá v určitých častiach výmenníka spomalí prietok a začne zanášanie, ktorého dôsledkom bude znížená účinnosť výmenníka. Z toho dôvodu je dôležitá symetrickosť kanálov a rovnomerné prietoky, ktoré 70 % aplikácií má rôzne na oboch stranách výmenníka tepla.
Minimalizovať tlakovú stratu! Minimalizovať zanášanie! Zvyšovať prechod tepla!
Ak kvapalina prúdi rýchlejšie najkratšou cestou, tak potom tam kde prúdi pomalšie sa výmenník zanáša. Vznikajú skraty naprieč doskovým zväzkom. Kvapalina neprúdi do všetkých častí a v tých častiach, ktoré sú menej využívané, vzniká zanášanie. Prestup tepla sa znižuje a znižuje sa účinnosť prenosu tepla.
Až 70 % aplikácií výmenníkov má odlišný prietok na oboch stranách. Z toho dôvodu prichádza ku predimenzovaniu a ku zanášaniu na strane nižšieho prietoku. Medzi riešenia k efektívnemu prenosu tepla na zvýšenie účinnosti prechodu tepla patria:
- Lepšie využitie tlakovej straty na prenos tepla,
- Rovnomerná distribúcia kvapalín naprieč doskovým zväzkom
- Symetria prietoku vhodným tvarovaním a vedením kanálov
- Správnym dimenzovaním pri nominálnom výkone
Tlaková strata
Pri prenose tepla vznikajú tlakové straty a to:
Mimo oblasti prenosu tepla
Tlakové straty v pripojeniach potrubí
Tlakové straty na vtoku pri distribúcii kvapaliny
Vnútri oblasti prenosu tepla
Na teplovýmennej ploche
Nadmerné zvýšenie plochy doskového výmenníka znamená
Nižšie rýchlosti a turbulencie
Pokiaľ je výmenník predimenzovaný už v nominálnom stave, tak potom pri čiastočnom zaťažení bude extrémne predimenzovaný
Extrémne predimenzovaný sa bude intenzívnejšie zanášať z dôvodu nižších rýchlostí kvapalín a nižších turbulencií.
Na obrázku je vidieť pokles prietoku pri 50 % nom využití výkonu výmenníka z 50 na 25 m3úh a pokles tlakovej straty z 50 na 12,5 kPa
Pridávanie plochy, ktorá nie je využitá na prenos tepla
Spôsobuje zníženie prietoku, zníženie tlakovej straty, nedostatočná distribúcia pri parciálnom zníženom výkone výmenníka spôsobuje mŕtve miesta, usadzovanie, zanášanie, zníženie účinnosti
Zníženým prúdením a zníženou turbulenciou sa zníži účinnosť výmenníka a zvýšia sa náklady na prevádzku a údržbu.
Symetrické a asymetrické kanály sa líšia tvarom a prierezom
Asymetrické riešenie napravo má modrý kanál užší s menším prietokom. Užší kanál eliminuje nižší prietok , nižšiu rýchlosť, nižšiu turbulenciu a vyššie riziko zanášania.
Symetrické a asymetrické riešené kanály Alfa Laval pre rovnaký a rozdielny prietok na oboch stranách výmenníka tepla má cieľ maximalizovať využitie tlakovej straty a využitia prenosu tepla. Znižuje tak riziko zanášania.
Viac informácií nájdete v časopise Správy 4/2021