EN
Podporované výrobným dielňou s rozlohou 5 000 m² v Nantongu a viac ako 100 elektrotechnickými a mechanickými inžiniermi, skupina SME poskytuje služby pre odvetvie námorného a morového inžinierstva už viac ako 20 rokov a stále poskytuje vysokokvalitné a aktuálne služby v tomto odvetví. Vykonávame viac ako 500 úloh ročne a dodávame viac ako 1 000 lodí ročne. Tento blog sa bude zaoberať optimálnym tvarom vzoru na doskovej teplovýmenník, ktorý tvorí srdce námorného systému, a vysvetlí, ako tieto optimálne vzory zabezpečujú ich tepelnú a ekonomickú účinnosť prostredníctvom lepšieho pochopenia riadenia tekutinového trenia a tepelného toku v našich chladiacich, vyhrievacích a systémoch výmeny odpadového tepla.
Uhol šachovnice a jeho kompromis medzi prenosom tepla a tlakovou stratou
Najdôležitejším geometrickým parametrom pri návrhu PHE je uhol šikmo zubového vzoru (alebo uhol kosoštvorcového vzoru). Ako vždy, čím väčší je uhol šikmo zubového vzoru (napr. 60° až 75°), tým viac turbulencie sa vytvorí a tým vyšší bude koeficient prenosu tepla, avšak súčasne sa významne zvýši tlaková strata a potrebný výkon čerpadla. Na druhej strane menšie uhly (30°–45°) ponúkajú nižší odpor, ale majú horšie tepelné výkony. Pri použití viskóznych kvapalín, ako je napríklad mazací olej v námorných aplikáciách, SME sa zvyčajne nepoužíva s jednou doskou. Dosiaľ sa rozsah aplikácií SME môže zahŕňať použitie kombinovaných doskových konštrukcií s vysokým uhlom pre prietok vody a nižším uhlom pre prietok oleja, alebo podobné kombinácie dosiek, aby sa dosiahli akceptovateľné tepelné výkony bez výrazného tlakového úbytku. Táto hybridná konštrukcia predstavuje celkové optimálne riešenie z hľadiska tepelnej a hydraulickej efektívnosti, čo je dôležité pre projekty rekonštrukcií a nových stavieb, v ktorých SME participuje.
Hĺbka, vzdialenosť a pomer strán drážkovania
Okrem uhla majú hĺbka drážkovania (h), vzdialenosť drážkovania (P) a pomer strán drážkovania (2b/λ) priamy vplyv na výkon. Čím sú drážky hlbšie, tým je väčší povrch pre prenos tepla a tým viac sa spôsobuje oddeľovanie prúmov, čo zvyšuje množstvo prenášanej tepla v lokálnych oblastiach prostredníctvom sekundárneho zmiešavania. Súčasne však zvyšujú koeficient trenia, čo vedie k vyššiemu tlakovému poklesu. Štúdie založené na Taguchiho metóde pre námorné plynové ohrievače odhalili optimálny vzťah – napríklad pri priemere drážkovania 6 mm, hĺbke drážkovania 1 mm a sklonu drážkovania 45° sa dosiahlo zlepšenie komplexného indexu výkonu (TP) o 37,41 % v porovnaní so štandardným dizajnom. Tieto techniky optimalizácie založené na dátach používa spoločnosť SME na určenie geometrie platní pre prevádzkové podmienky konkrétneho plavidla, aby sa neprezreli výhody z hľadiska tepelného výkonu kvôli nadmerne vysokým nákladom na čerpanie.
Asymetrické a upravené vzory pre premenné požiadavky prietoku
Prúd na horúcej strane V námornej systémovej prúdovej ceste na horúcej strane možno využiť skutočnosť, že jej hmotnostný prietok môže byť výrazne odlišný od prietoku v iných systémoch – napríklad prietok vykurovacou vodou môže dosahovať násobok prietoku cez kohútik ubytovacej jednotky. Ak sa tento prístup uplatní symetricky vo všetkých prúdových kanáloch, výsledkom je celkové zvýšenie tlakového spádu v obvode s vysokým prietokom, pričom sa nemení mechanická pevnosť ani tepelná účinnosť. Nerovnomerné prúdové kanálové dosky – teda dosky, kde jeden kanál má zväčšenú prierezovú plochu (čo vedie k zníženiu hĺbky lisovania) alebo kde sa v jednom z kanálov menia výška alebo rozmiestnenie hrebeňov – umožnia znížiť tlakovú stratú v tomto väčšom kanáli maximálne do miery, ktorú dovoľuje mechanická odolnosť, a zároveň zabezpečia dobrý prenos tepla. Okrem toho sa v najnovších štúdiách dosiahla vyššia termohydraulická výkonnosť pri doskách s kosoštvorcovým vzorom (pomer >1 u oddelených rybieho kosti vzoru), kde účinok zvýšenej turbulencie na odpor prúdenia prevyšuje. Táto veľmi pokročilá optimalizácia sa posudzuje inžiniermi SME pre lode s výrazne odlišnými prevádzkovými scenármi a navrhované hodnotové riešenia umožnia lodným vlastníkom znížiť spotrebu energie.
Vlnkové a inovatívne povrchové geometrie
Štúdie v posledných rokoch skúmali možnosť nahradiť tradičné šachovnicové vzory vlnkovými (vlnovými bodovými) doskami s kruhovými vypuklými doskami. Použitím numerickej optimalizácie metódou odpoveďového povrchu boli nájdené optimálne parametre (priemer vlnového bodu približne 5,2 mm, hĺbka 0,9 mm a sklon 42°), ktoré dosahujú maximálny výkon (faktor JF) o 11,92 % vyšší ako konvenčné šachovnicové návrhy. V tomto inovatívnom návrhu sú geometrie navrhnuté tak, aby podporovali turbulenciu a tepelnú hranicovú vrstvu a zároveň udržiavali akceptovateľný pokles tlaku. Spoločnosť SME stále pozorne sleduje takéto nové vývojové trendy a uplatňuje overené inovácie tam, kde sú relevantné pre riešenia modernizácie aj nových lodí, aby pomohla klientom splniť najnovšie požiadavky na účinnosť a emisie.
Záver: Presný návrh dosiek pre námornú účinnosť
Optimalizácia vzorov dosiek nie je štandardný prevádzkový postup a vyžaduje podrobné štúdium vlastností kvapaliny, prietokov, povolených strat tlaku a tepelnej záťaže. SME Group je certifikovaná podľa noriem ISO 9001/14001/45001 a ponúka viac ako dve desaťročia skúseností s námornými tepelnými výmenníkmi pre každý projekt. Naša miestna sieť zabezpečuje rýchlu reakciu na lodeniach po celom svete, najmä v Čínskej ľudovej republike, čo umožňuje vašim tepelným výmenníkom dosiahnuť ich najlepší výkon. SME vám poskytuje záruku na 12 mesiacov a túžbu robiť viac než len spĺňať a presahovať vaše požiadavky – túžbu ušetriť vám ešte viac energie prostredníctvom optimalizácie vzorov dosiek, čo prináša merateľné úspory energie. Kontaktujte dnes našich technických odborníkov, aby ste diskutovali o konkrétnych požiadavkách na vykurovanie vašej lode.