EN
Stödd av en tillverkningsverkstad på 5 000 m² i Nantong och med mer än 100 elektro- och maskiningenjörer har SME Group tjänat offshore- och marin teknikindustrin i över 20 år och levererar fortfarande en högkvalitativ och aktuell tjänst inom denna bransch. Vi utför över 500 uppdrag per år och levererar utrustning till mer än 1 000 fartyg per år. Denna blogg kommer att diskutera det optimala mönsterplattan för plåtvärmväxlaren, som utgör hjärtat i det marina systemet, samt förklara hur dessa optimala mönster ger termisk och ekonomisk effektivitet genom bättre förståelse av hur man styr vätskefriktion och värmeflöde i våra kyl-, uppvärmnings- och återvinningssystem för spillvärme.
Vinkeln på vågmönstret och dess avvägning mellan värmeöverföring och tryckfall
Den viktigaste geometriska parametern i designen av PHE är vinkeln på de två parallella linjerna (eller vinkeln på den herringbone-formade strukturen). Som vanligt leder större vinkel på de två parallella linjerna (t.ex. 60° till 75°) till mer turbulens och därmed högre värmefördröjningskoefficient, men också till en proportionellt betydande ökning av tryckfallet och pumpkraften. Å andra sidan ger mindre vinklar (30°–45°) lägre motstånd men sämre termisk prestanda. När viskösa vätskor, såsom smörjolja, används i marinapplikationer, förekommer SME sällan med en enda platta. Till dags dato omfattar SME:s applikationsområden bland annat kombinerade plattkonstruktioner med hög vinkel för vattenpassagen och lägre vinkel för oljevägen, eller liknande kombinationsplattor, för att uppnå acceptabel termisk prestanda utan något högt tryckfall. Denna hybrida konstruktion utgör en helhetlig, termisk-hydrauliskt optimal lösning, vilket är viktigt i de ombyggnads- och nybyggnadsprojekt som SME är involverad i.
Korrugeringsdjup, steglängd och aspektförhållande
Förutom vinkeln påverkar korrugeringsdjupet (h), steglängden (P) och aspektförhållandet (2b/λ) direkt prestandan. Ju djupare korrugeringarna är, desto större blir ytan för värmeöverföring och desto mer orsakar de strömningsseparation, så att värmeöverföringen i lokala områden kan förbättras genom sekundär blandning. Samtidigt ökar de dock friktionsfaktorn, vilket leder till ett högre tryckfall. Studier baserade på Taguchi-metoden för marin gasvärmare har utvecklat ett optimalt förhållande, till exempel vid korrugeringsdiameter 6 mm, korrugeringsdjup 1 mm och korrugeringslutning 45°, vilket visade en förbättring med 37,41 % av det sammanlagda prestandaindexet (TP) jämfört med konventionell design. Dessa datastödda optimeringstekniker används av SME för att specificera plattgeometrin för fartygsspecifika driftförhållanden, för att inte offra värmeöverföringsfördelar på grund av otillbörliga pumpkostnader.
Asymmetriska och modifierade mönster för varierande flödeskrav
Flöde på varmsidan I marin systems flöde på varmsidan kan utnyttja det faktum att dess massflöde kan skilja sig avsevärt från andra system, till exempel kan flödeshastigheten genom uppvärmningsvattnet vara upp till flera gånger större än flödeshastigheten genom en kran i boendeområdet. När detta utförs symmetriskt över alla flödeskanaler ökar tryckfallet i den höga flödeskretsen totalt sett, men utan att påverka mekanisk hållfasthet eller termisk verkningsgrad. Ojämnt utformade flödeskanalplattor – en platta med ökad tvärsnittsarea i en kanal har minskad pressdjup eller varierande kammar i en av dessa kanaler – ger minskad tryckförlust i denna större kanal så långt som mekaniskt tillåtet och god värmeöverföringsförmåga. Dessutom har nyare studier uppnått högre termohydraulisk prestanda i skivplattor med vinkelstruktur (>1 i separerade herringbone-plattor), där turbulensförstärkningens effekt på flödesmotstånd överstiger. Denna mycket avancerade optimering bedöms av SME:s ingenjörer för fartyg med starkt olika driftscenarier, och de värdeskapande lösningar som föreslås kommer att möjliggöra för fartygsägare att minska energianvändningen.
Strukturerad och ny ytdesign
Studier under de senaste åren har undersökt möjligheten att ersätta traditionella herringbone-mönster med strukturerade (vågpunkts-)plattor med cirkulära konvexa plattor. Genom numerisk optimering med metoden för responsytan identifierades de optimala parametrarna (vågpunktsdiameter på ca 5,2 mm, djup på 0,9 mm och lutning på 42°) för att uppnå en maximal prestanda (JF-faktor) som var 11,92 % högre än vid konventionella herringbone-designer. I denna nya design är geometrierna utformade för att främja turbulens och den termiska gränsskiktet, samtidigt som ett acceptabelt tryckfall bibehålls. SME fortsätter att följa sådana nya utvecklingar noggrant och tillämpar beprövade innovationer där det är relevant för både ombyggnads- och nybyggnadslösningar, för att hjälpa kunder att uppfylla de senaste effektivitets- och emissionskraven.
Slutsats: Precision i plattutformning för marin effektivitet
Optimering av plattmönster är inte en standardarbetsprocess och kräver en detaljerad analys av vätskeegenskaper, flödeshastigheter, tillåtna tryckfall och termisk belastning. SME Group är certifierad enligt ISO 9001/14001/45001 och leverar mer än två decenniers erfarenhet av marin värmeöverföring till varje projekt. Vårt lokala nätverk säkerställer snabb respons vid varv över hela världen, särskilt i fastlandet Kina, vilket gör att dina värmeväxlare presterar på bästa sätt. SME erbjuder dig en 12-månaders garanti samt en vilja att göra mer än bara att möta och överträffa dina förväntningar – en vilja att spara ännu mer energi tack vare vår optimering av plattmönster för mätbara energibesparingar. Ring våra tekniska experter idag för att diskutera ditt fartygs specifika uppvärmningskrav.