Trong thiết kế bộ trao đổi nhiệt ống có vây, hệ số truyền nhiệt giữa chất lỏng bên ngoài ống và chất lỏng bên trong ống thường khác nhau đáng kể. Hệ số truyền nhiệt đề cập đến khả năng trao đổi nhiệt trên một đơn vị diện tích và trên một đơn vị chênh lệch nhiệt độ (giữa chất lỏng và tường). Đây là thước đo cốt lõi thể hiện hiệu quả trao đổi nhiệt của chất lỏng với bề mặt rắn.
Để hiểu điều này, chúng ta hãy xem hệ số truyền nhiệt điển hình cho các điều kiện chất lỏng khác nhau:
Như dữ liệu cho thấy, khả năng trao đổi nhiệt thay đổi đáng kể tùy thuộc vào chất lỏng.
Bây giờ, hãy tưởng tượng một kịch bản truyền nhiệt công nghiệp thực tế: Bên trong một ống trần, nước đang chảy với hệ số truyền nhiệt cao là 5.000 W/(m2·oC). Bên ngoài ống, khí thải đang chảy với hệ số chỉ 50 W/(m2·oC). Đây là sự khác biệt gấp trăm lần! Liệu nhiệt đang truyền từ trong ra ngoài hay ngược lại, đâu là “nút cổ chai” hay lực cản nhiệt trong quá trình này?
Câu trả lời là phía khí đốt. Do khí thải có khả năng truyền nhiệt thấp nên nó hạn chế nghiêm trọng tốc độ trao đổi nhiệt tổng thể.
Chúng ta có thể so sánh điều này với điện trở trong một mạch nối tiếp: Nếu một điện trở lớn hơn nhiều so với các điện trở khác, nó sẽ trở thành nút cổ chai cho dòng điện. Cách duy nhất để tăng tổng dòng điện là giảm điện trở chi phối cụ thể đó. Quá trình truyền nhiệt hoạt động chính xác theo cùng một cách.
Làm thế nào để chúng ta vượt qua nút cổ chai này và đạt được sự truyền nhiệt được tăng cường? Phương pháp hiệu quả nhất là tận dụng các bề mặt mở rộng ở phía khí - nói cách khác là sử dụng các ống vây. Bằng cách thêm các vây vào bên ngoài ống đế, diện tích truyền nhiệt thực tế được nhân lên nhiều lần so với ống trần. Mặc dù hệ số truyền nhiệt vốn có của khí thải vẫn còn thấp nhưng diện tích bề mặt tăng lên ồ ạt sẽ bù đắp cho nó. Điều này làm tăng đáng kể hiệu suất truyền nhiệt tổng thể, giảm mức tiêu thụ kim loại của thiết bị và cải thiện khả năng kinh tế của toàn bộ hệ thống nhiệt.
Trong thiết kế bộ trao đổi nhiệt ống có vây, hệ số truyền nhiệt giữa chất lỏng bên ngoài ống và chất lỏng bên trong ống thường khác nhau đáng kể. Hệ số truyền nhiệt đề cập đến khả năng trao đổi nhiệt trên một đơn vị diện tích và trên một đơn vị chênh lệch nhiệt độ (giữa chất lỏng và tường). Đây là thước đo cốt lõi thể hiện hiệu quả trao đổi nhiệt của chất lỏng với bề mặt rắn.
Để hiểu điều này, chúng ta hãy xem hệ số truyền nhiệt điển hình cho các điều kiện chất lỏng khác nhau:
Như dữ liệu cho thấy, khả năng trao đổi nhiệt thay đổi đáng kể tùy thuộc vào chất lỏng.
Bây giờ, hãy tưởng tượng một kịch bản truyền nhiệt công nghiệp thực tế: Bên trong một ống trần, nước đang chảy với hệ số truyền nhiệt cao là 5.000 W/(m2·oC). Bên ngoài ống, khí thải đang chảy với hệ số chỉ 50 W/(m2·oC). Đây là sự khác biệt gấp trăm lần! Liệu nhiệt đang truyền từ trong ra ngoài hay ngược lại, đâu là “nút cổ chai” hay lực cản nhiệt trong quá trình này?
Câu trả lời là phía khí đốt. Do khí thải có khả năng truyền nhiệt thấp nên nó hạn chế nghiêm trọng tốc độ trao đổi nhiệt tổng thể.
Chúng ta có thể so sánh điều này với điện trở trong một mạch nối tiếp: Nếu một điện trở lớn hơn nhiều so với các điện trở khác, nó sẽ trở thành nút cổ chai cho dòng điện. Cách duy nhất để tăng tổng dòng điện là giảm điện trở chi phối cụ thể đó. Quá trình truyền nhiệt hoạt động chính xác theo cùng một cách.
Làm thế nào để chúng ta vượt qua nút cổ chai này và đạt được sự truyền nhiệt được tăng cường? Phương pháp hiệu quả nhất là tận dụng các bề mặt mở rộng ở phía khí - nói cách khác là sử dụng các ống vây. Bằng cách thêm các vây vào bên ngoài ống đế, diện tích truyền nhiệt thực tế được nhân lên nhiều lần so với ống trần. Mặc dù hệ số truyền nhiệt vốn có của khí thải vẫn còn thấp nhưng diện tích bề mặt tăng lên ồ ạt sẽ bù đắp cho nó. Điều này làm tăng đáng kể hiệu suất truyền nhiệt tổng thể, giảm mức tiêu thụ kim loại của thiết bị và cải thiện khả năng kinh tế của toàn bộ hệ thống nhiệt.
english
français
Deutsch
Italiano
Русский
Español
português
Nederlandse
ελληνικά
日本語
한국
العربية
हिन्दी
Türkçe
indonesia
tiếng Việt
ไทย
বাংলা
فارسی
polski