EN
Podporováno výrobním dílnám o rozloze 5 000 m² v Nantongu a více než 100 elektrotechnickými a strojními inženýry; skupina SME poskytuje služby pro odmořský a námořní stavební průmysl již přes 20 let a stále nabízí vysoce kvalitní a aktuální služby v tomto oboru. Ročně zpracujeme více než 500 zakázek a dodáváme vybavení pro více než 1 000 lodí ročně. Tento blog se zabývá optimálním vzorem desek pro deskový výměník tepla, který tvoří jádro námořního systému, a vysvětluje, jak tyto optimální vzory zajišťují tepelnou i ekonomickou účinnost prostřednictvím lepšího pochopení řízení tekutinového tření a tepelného toku v našich chladicích, topných a systémech výměny odpadního tepla.
Úhel šachového vzoru a jeho kompromis mezi přenosem tepla a tlakovou ztrátou
Nejdůležitějším geometrickým parametrem při návrhu PHE je úhel šachového vzoru (nebo úhel rybí kosti). Jak je obvyklé, čím větší je úhel šachového vzoru (např. 60° až 75°), tím více turbulencí se vytvoří a tím vyšší bude koeficient tepelného přenosu, avšak současně dojde k výraznému nárůstu tlakové ztráty a čerpacího výkonu. Naopak menší úhly (30°–45°) vykazují nižší odpor, ale mají horší tepelný výkon. Pokud jsou ve vodních aplikacích používány viskózní kapaliny, jako je např. mazací olej, SME obvykle nepoužívá jedinou desku. Dosavadní rozsah aplikací SME zahrnuje např. kombinované návrhy desek s vysokým úhlem průchodu vody a nižším úhlem průchodu oleje nebo podobné kombinace desek, aby byl dosažen přijatelný tepelný výkon bez významné tlakové ztráty. Tento hybridní návrh představuje celkově optimální řešení z hlediska tepelného a hydraulického výkonu, což je důležité pro projekty retrofitu i nových staveb, v nichž SME účinkuje.
Hloubka, vzdálenost a poměr stran drážkování
Kromě úhlu mají hloubka drážkování (h), vzdálenost drážek (P) a poměr stran (2b/λ) přímý vliv na výkon. Čím jsou drážky hlubší, tím je větší povrch pro přenos tepla a tím více dochází k oddělení proudů, čímž se místní přenos tepla zvyšuje díky sekundárnímu promíchávání. Současně však zvyšují součinitel tření, což vede k vyššímu tlakovému spádu. Optimalizovaný poměr byl stanoven studiemi založenými na Taguchiho metodě pro námořní plynové ohřívače; například u drážkování s průměrem 6 mm, hloubkou 1 mm a sklonem 45° byl zaznamenán nárůst komplexního indexu výkonu (TP) o 37,41 % oproti konvenčnímu návrhu. Tyto data-orientované optimalizační techniky používá SME k určení geometrie desek pro provozní podmínky konkrétní lodě, aby nebyly kvůli nadměrným nákladům na čerpání obětovány výhody tepelného výkonu.
Nesymetrické a upravené vzory pro proměnné požadavky na průtok
Proudí na horké straně V námořním systému lze při proudění na horké straně využít skutečnosti, že jeho hmotnostní průtok může být výrazně odlišný od průtoku v jiných systémech; například průtok topnou vodou může být až násobkem průtoku vody z kohoutku ubytovacích prostor. Pokud je tento rozdíl uplatněn symetricky ve všech průtokových kanálech, vede to ke celkovému zvýšení tlakové ztráty v obvodu s vysokým průtokem, aniž by došlo ke změně mechanické pevnosti nebo tepelné účinnosti. Nesymetrické desky průtokových kanálů – jedna s větší průřezovou plochou v jednom kanálu má sníženou hloubku lisování nebo různé výstupky v tomto kanálu – mají na tomto větším kanálu sníženou tlakovou ztrátu do maximální míry povolené mechanickými omezeními a zároveň dobrou schopnost přenosu tepla. Navíc nedávné studie dosáhly vyššího termohydraulického výkonu u šachovnicových desek (s poměrem >1 u oddělených šachovnicových desek), kde účinek zvýšené turbulenze na odpor proudění převyšuje jiné efekty. Tuto velmi pokročilou optimalizaci posuzují inženýři SME pro lodě s výrazně odlišnými provozními scénáři a navrhovaná přidaná řešení umožní lodním společnostem snížit spotřebu energie.
Profilované a inovativní povrchové geometrie
Studie z posledních let zkoumaly možnost nahradit tradiční křížové vzory profilovanými (vlnovými) deskami s kruhovými vypuklými deskami. Pomocí numerické optimalizace metodou odpovědného povrchu byly nalezeny optimální parametry (průměr vlnového bodu přibližně 5,2 mm, hloubka 0,9 mm a sklon 42°), které umožňují dosáhnout maximálního výkonu (faktor JF) o 11,92 % vyššího než u konvenčních křížových konstrukcí. V této inovativní konstrukci jsou geometrie navrženy tak, aby podporovaly turbulenci a tepelnou mezní vrstvu a zároveň udržovaly přijatelný tlakový spád. Společnost SME stále velmi pečlivě sleduje takové nové vývojové trendy a uplatňuje ověřené inovace tam, kde jsou relevantní pro modernizaci stávajících zařízení i pro nové projekty, čímž pomáhá svým klientům splňovat nejnovější požadavky na účinnost a emise.
Závěr: Přesný návrh desek pro zvýšení účinnosti námořních aplikací
Optimalizace vzorů desek není standardní provozní postup a vyžaduje podrobné studium vlastností kapaliny, průtoků, povolených tlakových ztrát a tepelného výkonu. SME Group je certifikována podle norem ISO 9001/14001/45001 a přináší do každého projektu více než dvacetileté zkušenosti s tepelným přenosem v námořním prostředí. Naše místní síť zajišťuje rychlou reakci na loděnicích po celém světě, zejména na území Čínské lidové republiky, čímž umožňuje vašim výměníkům tepla dosahovat maximálního výkonu. SME vám poskytuje záruku na 12 měsíců a touhu dělat více než jen splnit a přesáhnout vaše požadavky – touhu ušetřit vám ještě více energie díky optimalizaci vzorů desek, která přináší měřitelné úspory energie. Kontaktujte ještě dnes naše technické odborníky, abyste probrali konkrétní požadavky na vytápění vaší lodě.