EN
Støttet af en 5.000 m² stor fremstillingsworkshop i Nantong og mere end 100 elektriske og mekaniske ingeniører har SME-gruppen ydet tjenester til offshore- og marin teknikindustrien i over 20 år og lever stadig en høj kvalitet og ajourført service inden for denne branche. Vi udfører over 500 opgaver om året og lever til mere end 1.000 skibe om året. Denne blog vil diskutere det optimale mønsterplade til pladevarmeveksleren, som udgør hjertet af det marine system, og analysere, hvordan disse optimale mønstre sikrer deres termiske og økonomiske effektivitet ved bedre forståelse af styring af væskegnidning og varmestrøm i vores køle-, opvarmnings- og spildvarmeudvekslingssystemer.
Tandtaksvinkel og dens afvejning mellem varmeoverførsel og trykfald
Den vigtigste geometriske parameter i designet af PHE er tænderne-vinklen (eller herringbone-vinklen). Som altid skaber en større tænderne-vinkel (f.eks. 60° til 75°) mere turbulens og dermed en øget varmeoverførselskoefficient, men også en tilsvarende betydelig stigning i trykfaldet og pumpeeffekten. Omvendt er mindre vinkler (30°–45°) mindre modstandsdygtige, men har lavere termisk ydelse. Når viskøse væsker som smøreolie anvendes i maritime applikationer, bruges SME sjældent med en enkelt plade. Anvendelsesområdet for SME indtil videre kan omfatte kombinerede pladedesigns med høj vandgennemløbsvinkel og lavere oliestrømningsvinkel eller lignende kombinationsplader, således at acceptabel termisk ydelse opnås uden unødigt stort trykfald. Denne hybride konstruktion udgør en helhedsmæssig, termisk-hydraulisk optimal løsning, hvilket er afgørende for de retrofit- og nybygningsprojekter, som SME er involveret i.
Rynkedybde, -afstand og -forhold
Ud over vinklen har rynkedybden (h), rynkeafstanden (P) og rynkeforholdet (2b/λ) en direkte indflydelse på ydeevnen. Jo dybere rynkerne er, jo større bliver overfladen for varmeoverførsel, og jo mere fremkalder de strømningens adskillelse, således at varmeoverførslen i det lokale område kan forbedres ved sekundær blanding. Samtidig øger de dog friktionsfaktoren, hvilket fører til et større trykfald. En optimal sammenhæng er udviklet gennem undersøgelser baseret på Taguchi-metoden til marine gasvarmevekslere, f.eks. tilfældet med en rynkediameter på 6 mm, en rynkedybde på 1 mm og en rynkevinkel på 45°, som viste en forbedring på 37,41 % af den samlede ydeevneindeks (TP) i forhold til konventionel konstruktion. Disse datadrevne optimeringsteknikker anvendes i SME til at specificere pladens geometri til skibsspecifikke driftsforhold, så man ikke opgiver termiske ydeevnefordele på grund af unødige pumpeomkostninger.
Asymmetriske og ændrede mønstre til variable strømningskrav
Strømning på varmesiden I maritimt system kan strømningen på varmesiden udnytte, at dens massestrøm kan være betydeligt forskellig fra andre systemers massestrøm – for eksempel kan strømningshastigheden gennem opvarmningsvandet være op til flere gange større end strømningshastigheden gennem en boligens vandhane. Når dette udføres symmetrisk over alle strømningskanaler, resulterer det i en samlet stigning i trykfaldet for kredsløbet med høj strømningshastighed, men uden ændringer af mekanisk styrke eller termisk effektivitet. Ikke-uniforme strømningskanalplader – f.eks. én plade, hvor tværsnitsarealet er øget i én kanal ved reduktion af presdybden eller variation af ribberne i én af kanalerne – vil give reduceret presfald i den større kanal, indtil det mekanisk tillades, og samtidig opnå god varmeoverførselskapacitet. Desuden har nyere undersøgelser opnået højere termo-hydraulisk ydeevne i skråstribede plader (med chevron-vinkel >1 i adskilte sildeskeenformede plader), hvor turbulensforstærkningens effekt på strømningsmodstanden overstiger. Denne meget avancerede optimering vurderes af SMEs ingeniører for skibe med meget forskellige driftsscenarioer, og de værditilføjende løsninger, der foreslås, vil muliggøre for skibsejere at reducere energiforbruget.
Kulørrede og nye overfladegeometrier
Undersøgelser i de seneste år har undersøgt muligheden for at erstatte traditionelle sildeskeletmønstre med kulørrede (bølgepunkt-)plader med cirkulære konvekse plader. Ved brug af numerisk optimering med responsflademetoden blev de optimale parametre fundet (bølgepunktdiameter på ca. 5,2 mm, dybde på 0,9 mm og hældning på 42°), hvilket resulterede i en maksimal ydeevne (JF-faktor), der var 11,92 % større end ved konventionelle sildeskeletdesigns. I denne nye design er geometrierne udformet til at fremme turbulens og den termiske grænsezone, samtidig med at et acceptabelt trykfald opretholdes. SME fortsætter med stor opmærksomhed at følge sådanne nye udviklinger og anvender beprøvede innovationer, hvor relevant, i både eftermonterings- og nybygningsløsninger for at hjælpe kunder med at overholde de nyeste efficiens- og emissionskrav.
Konklusion: Præcisionspladedesign til maritim efficiens
Optimering af plademønstrene er ikke en standardarbejdsproces og kræver en detaljeret analyse af væskens egenskaber, strømningshastigheder, tilladte trykfald og termisk ydelse. SME Group er certificeret i henhold til ISO 9001/14001/45001 og lever mere end to årtier med erfaring inden for maritim varmeoverførsel til hvert projekt. Vores lokale netværk sikrer hurtig reaktion på skibsværfter verden over, især i fastlandskina, så dine varmevekslere kan yde deres bedste. SME giver dig en 12-måneders garanti samt ønsket om at gøre mere end blot at opfylde og overgå dine forventninger – ønsket om at spare dig endnu mere energi takket være vores støtte til optimering af plademønstre for målelig energibesparelse. Ring til vores tekniske eksperter i dag for at drøfte dit skibs specifikke opvarmningskrav.