હીટ એક્સ્ચેન્જર કન્વેક્શન હીટ ટ્રાન્સફર કેવી રીતે પ્રાપ્ત કરે છે?
પ્લેટ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ મુખ્યત્વે હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ મેળવવા માટે બે ઠંડા અને ગરમ માધ્યમો વચ્ચેના સંવહનનો ઉપયોગ કરે છે, અને પ્રવાહી-પ્રવાહી વિનિમય એ હીટ એક્સ્ચેન્જરની સામાન્ય રીતે વપરાતી પદ્ધતિઓમાંની એક છે.
સંવહન હીટ ટ્રાન્સફર એ હીટ ટ્રાન્સફરની સૌથી સામાન્ય અને મૂળભૂત પદ્ધતિઓમાંની એક છે. હીટ ટ્રાન્સફર પ્રક્રિયા દરમિયાન, પ્રવાહી માધ્યમ હંમેશા હીટ એક્સ્ચેન્જરની દિવાલ સાથે સંપર્કમાં રહે છે. તેથી, પ્રવાહીના સતત પ્રતિવર્તી પ્રવાહ દ્વારા હીટ ટ્રાન્સફર પ્રાપ્ત થાય છે. પછી તાપમાન વચ્ચેના તફાવત દ્વારા ગરમીનું વિનિમય થાય છેહીટ એક્સ્ચેન્જરદિવાલ અને પ્રવાહી. આજે આપણે આ વિશે વાત કરી રહ્યા છીએ: સંવહન હીટ ટ્રાન્સફર.
પ્લેટ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ સ્પેશિયલ પ્લેટ સ્ટ્રક્ચર ડિઝાઇન, દબાણયુક્ત પ્રવાહી વહન અને કાર્યક્ષમ હીટ ટ્રાન્સફર પાથ દ્વારા અલગ-અલગ સ્થિતિમાં વિવિધ તાપમાન (સામાન્ય રીતે ઠંડા પ્રવાહી અને ગરમ પ્રવાહી) સાથે બે પ્રવાહી વચ્ચે કાર્યક્ષમ સંવહન હીટ એક્સચેન્જ પ્રાપ્ત કરે છે. તેના મુખ્ય સિદ્ધાંતને ત્રણ મુખ્ય લિંક્સમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: માળખાકીય ડિઝાઇન → પ્રવાહી પ્રવાહ → હીટ ટ્રાન્સફર. ચોક્કસ અમલીકરણ પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
પ્લેટ હીટ એક્સ્ચેન્જરની હીટ ટ્રાન્સફર ક્ષમતા મુખ્યત્વે હીટ એક્સ્ચેન્જ પ્લેટોની વિશિષ્ટ ડિઝાઇન પર આધારિત છે. આ રચનાઓ પ્રવાહીના પ્રવાહની પેટર્ન અને હીટ ટ્રાન્સફર વિસ્તારને સીધી રીતે નિર્ધારિત કરે છે, અને સંવહનીય હીટ ટ્રાન્સફરનો આધાર છે:
કન્વેક્ટિવ હીટ ટ્રાન્સફરનો સાર એ "મેક્રો-પ્રવાહી પ્રવાહ + મોલેક્યુલર માઇક્રો-હીટ ટ્રાન્સફર"નું સંયોજન છે. પ્લેટ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ પ્રવાહીના પ્રવાહને દબાણ કરવા માટે બાહ્ય શક્તિ (પંપ, ચાહકો) નો ઉપયોગ કરે છે, હીટ ટ્રાન્સફર પ્રક્રિયાને બે પગલામાં ચલાવે છે:
બાહ્ય પંપ દ્વારા સંચાલિત, ઠંડા અને ગરમ પ્રવાહી તેમના સંબંધિત સ્વતંત્ર પ્રવાહ ચેનલોમાં પ્રવેશ કરે છે:
ઠંડુ પ્રવાહી "કોલ્ડ ફ્લુઇડ ઇનલેટ" માંથી ફ્લો ચેનલોના બીજા સમૂહમાં પ્રવેશે છે, જે પ્લેટો સાથે ગરમીનું વિનિમય કરીને તોફાની પેટર્નમાં પણ વહે છે.
પ્રવાહ માર્ગો (સામાન્ય રીતે 2-5 મીમી) વચ્ચેના અત્યંત નાના અંતરને કારણે, પ્રવાહ દરમિયાન પ્રવાહી "સ્ક્વિઝ્ડ" થાય છે, જે અશાંત પ્રવાહને વધારે છે અને સ્થાનિક પ્રવાહી સ્થિરતાને અટકાવે છે જે હીટ ટ્રાન્સફર કાર્યક્ષમતાને ઘટાડી શકે છે.
આર્કિટેક્ચરલ ડિઝાઇન અને પ્લાનિંગ સેપ્ટર સિન્ટ ઓકેકેટ કપિડેટ પ્રોડેન્ટ, મારા સમગ્ર આત્માનો કબજો લીધો, જેમ કે વસંતની આ મીઠી સવારો કે જે હું મારા સંપૂર્ણ સાથે માણું છું... આર્કિટેક્ચરલ ડિઝાઇન અને પ્લાનિંગ સેપ્ટર સિન્ટ ઓકેકેટ કપિડેટ પ્રોડેન્ટ, મારા સમગ્ર આત્માનો કબજો મેળવ્યો, જેમ કે હું આ મીઠી સવારો સાથે બેસીને આનંદ કરું છું. કોન્સેક્ટેટુર એડિપીસીસિંગ એલિટ, સેડ ડુ ઇયુસ્મોડ ટેમ્પર ઇન્સિડિડન્ટ લેબર એટ ડોલોરે મેગ્ના એલિક્વા. તે ન્યૂનતમ વેનિઆમ માટે જરૂરી છે.
કન્વેક્ટિવ હીટ ટ્રાન્સફરનો મુખ્ય ભાગ "ગરમ પ્રવાહીમાંથી ઠંડા પ્રવાહીમાં ગરમીનું ટ્રાન્સફર" છે. પ્લેટ અલગતા અને હીટ ટ્રાન્સફર માધ્યમ તરીકે કામ કરે છે, જે હીટ ટ્રાન્સફરમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે. તે ત્રણ પગલામાં પૂર્ણ થાય છે:
પ્રથમ: થર્મલ પ્રવાહી → પ્લેટ (સંવહન હીટ ટ્રાન્સફર)
જ્યારે ગરમ પ્રવાહી તોફાની રીતે વહે છે, ત્યારે ઉચ્ચ-તાપમાનના અણુઓ પ્લેટની સપાટી સાથે હિંસક રીતે અથડાય છે, "સંવહન" દ્વારા પ્લેટમાં ગરમીનું પરિવહન કરે છે (આ સમયે, ગરમ પ્રવાહીની સૌથી નજીકની પ્લેટની બાજુનું તાપમાન વધે છે).
બીજી વખત: પ્લેટની અંદર (ગરમીનું વહન)
પ્લેટો ધાતુની બનેલી હોય છે (ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા સાથે, જેમ કે સ્ટેનલેસ સ્ટીલ (લગભગ 16W/(m・K)) અને ટાઇટેનિયમ એલોય (લગભગ 17W/(m・K)))) ગરમી ઝડપથી ઉચ્ચ-તાપમાન બાજુ (ગરમ પ્રવાહી બાજુ) થી નીચી પ્લેટની અંદર ફ્લુઇડ બાજુ (-) માં સ્થાનાંતરિત થાય છે. "મોલેક્યુલર થર્મલ ગતિ."
ત્રીજી વખત: પ્લેટ → કોલ્ડ પ્રવાહી (સંવહન હીટ ટ્રાન્સફર):
પ્લેટની નીચી-તાપમાન બાજુ ઠંડા પ્રવાહીનો સંપર્ક કરે છે, અને અશાંત પ્રવાહમાં ઠંડા પ્રવાહીના અણુઓની અથડામણ દ્વારા, "સંવહન" દ્વારા ગરમી ફરીથી ઠંડા પ્રવાહીમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે (આ સમયે ઠંડા પ્રવાહીનું તાપમાન વધે છે અને ગરમ પ્રવાહીનું તાપમાન ઘટે છે).
મુખ્ય સિદ્ધાંતો ઉપરાંત, પ્લેટની નીચેની ડિઝાઇન વિગતોહીટ એક્સ્ચેન્જરકન્વેક્ટિવ હીટ ટ્રાન્સફર માટે ગેરંટી પણ પૂરી પાડે છે: અલગ કરી શકાય તેવું માળખું: સ્વચ્છતા જાળવે છે.
સામાન્ય રીતે, ઉપયોગમાં લેવાતા બે માધ્યમો અલગ-અલગ હોવાને કારણે, સાધનસામગ્રીમાં તેમના પ્રવાહની ગતિશીલતા પણ અલગ હોય છે, જે સંવાહક હીટ ટ્રાન્સફરમાં નોંધપાત્ર તફાવત તરફ દોરી શકે છે. કન્વેક્ટિવ હીટ ટ્રાન્સફરને સામાન્ય રીતે બે પરિસ્થિતિઓમાં વહેંચવામાં આવે છે. એક કુદરતી સંવહન હીટ ટ્રાન્સફર છે, જે દિવાલ દ્વારા બે માધ્યમોના વિવિધ તાપમાન અને ઘનતા દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ ફ્લો હીટ ટ્રાન્સફર છે. બીજું ફરજિયાત સંવહન હીટ ટ્રાન્સફર છે, જે બાહ્ય દબાણયુક્ત બળો (જેમ કે પંપ, પંખા અને અન્ય સાધનો) દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ ફ્લો હીટ ટ્રાન્સફર છે. બળજબરીથી સંવહનના કિસ્સામાં, પ્રવાહીનો પ્રવાહ દર કુદરતી સ્થિતિમાં પ્રવાહ દર કરતા વધારે હશે, અને સંવહન હીટ ટ્રાન્સફરની કાર્યક્ષમતા પણ ઊંચી હશે. ઉદાહરણ તરીકે, કુદરતી પ્રવાહમાં હવાનું હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક માત્ર 5~25W/(m2. ડિગ્રી) છે, પરંતુ જ્યારે ફરજિયાત પ્રવાહ કરવામાં આવે છે, ત્યારે હવાનું હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક વધીને 10~100W(m2. ડિગ્રી) થાય છે.
માધ્યમની હીટ ટ્રાન્સફર કાર્યક્ષમતાને અસર કરતા ઘણા પરિબળો છે, જેમ કે પ્રવાહી માધ્યમના ભૌતિક ગુણધર્મો: ઘનતા, ચોક્કસ ગરમીની ક્ષમતા, થર્મલ વાહકતા, વગેરે, તેમજ હીટ એક્સચેન્જ સાધનોની ડિઝાઇન: હીટ એક્સચેન્જ પ્લેટનું કદ, પ્લેટનો આકાર, વગેરે, અને માધ્યમની પ્રવાહ પદ્ધતિ જે તમામ સાધનોની ગરમીની અસરકારકતાને અસર કરે છે. ટ્રાન્સફર