ما هو تأثير معدل التدفق على فقدان الضغط في المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب؟

1. العلاقة بين حالة تدفق السوائل وفقدان الضغط
التدفق الصفحي والتدفق المضطرب:
عندما يتدفق السائل بمعدل تدفق منخفض في غلاف وأنبوب مبادل حراري، فقد يكون في حالة تدفق صفحي. في حالة التدفق الصفحي، يكون تدفق السائل سلسًا نسبيًا، ويكون التفاعل بين طبقات السائل صغيرًا، وينتج فقدان الضغط بشكل أساسي عن الاحتكاك اللزج للسائل.
مع زيادة معدل التدفق، يتغير السائل تدريجياً من التدفق الصفحي إلى التدفق المضطرب. في الحالة المضطربة، يكون تدفق السائل أكثر تعقيدا، وهناك دوامات قوية واختلاط، ويزداد فقدان الضغط بشكل كبير. وذلك لأنه في الحالة المضطربة، يجب ألا يتغلب السائل على الاحتكاك اللزج فحسب، بل يجب أيضًا أن يتغلب على المقاومة الإضافية الناجمة عن الدوامات والاختلاط.
2. تأثير معدل التدفق على فقدان الضغط على طول الطريق
مقاومة الاحتكاك:
ستؤدي الزيادة في معدل التدفق إلى زيادة مقاومة الاحتكاك بين السائل والجدار الداخلي لأنبوب التبادل الحراري وهيكل القشرة. وفقا لمبادئ ميكانيكا الموائع، فإن مقاومة الاحتكاك تتناسب طرديا مع مربع معدل التدفق.
وهذا يعني أنه عندما يتضاعف معدل التدفق، فإن مقاومة الاحتكاك ستزيد أربع مرات. في المبادل الحراري للهيكل والأنبوب، يكون فقدان الضغط على طول الطريق ناتجًا بشكل أساسي عن مقاومة الاحتكاك، وبالتالي فإن الزيادة في معدل التدفق ستزيد بشكل كبير من فقدان الضغط على طول الطريق.
طول وقطر خط الأنابيب:
سيؤثر طول الأنبوب وقطر المبادل الحراري للأنبوب والغطاء أيضًا على درجة تأثير معدل التدفق على فقدان الضغط على طول الطريق. في ظل نفس الظروف الأخرى، كلما زاد طول الأنبوب، زاد فقدان الضغط على طول الطريق.
بالنسبة لمعدل تدفق معين، كلما كان قطر الأنبوب أصغر، كلما زاد معدل التدفق، وسيزداد أيضًا فقدان الضغط على طول الطريق وفقًا لذلك. لذلك، عند تصميم غلاف وأنبوب مبادل حراري، من الضروري النظر بشكل شامل في العلاقة بين طول الأنبوب وقطره ومعدل التدفق لتقليل فقدان الضغط على طول الطريق.
3. تأثير معدل التدفق على فقدان الضغط المحلي
تجهيزات الأنابيب والصمامات:
عادةً ما يكون هناك العديد من تجهيزات الأنابيب والصمامات في المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب، مثل الأكواع، والمحملات، والصمامات، وما إلى ذلك. عندما يتدفق السائل عبر هذه الأجزاء، سيحدث فقدان الضغط المحلي. إن زيادة معدل التدفق سوف يزيد من فقدان الضغط المحلي، لأن تدفق السوائل في هذه الأجزاء بمعدلات تدفق عالية يكون أكثر اضطرابا وفقدان الطاقة أكبر.
يحير ويحير:
الحواجز والحواجز هي هياكل شائعة الاستخدام في المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب لتغيير اتجاه تدفق السائل وتحسين كفاءة نقل الحرارة. ومع ذلك، سيحدث فقدان الضغط المحلي أيضًا عندما يتدفق السائل عبر الحواجز والحواجز.
ستؤدي الزيادة في معدل التدفق إلى زيادة تأثير واحتكاك السائل عند الحواجز والحواجز، وبالتالي زيادة فقدان الضغط المحلي. عند تصميم مبادل حراري، من الضروري تحديد الشكل والتباعد وزاوية الحواجز والحواجز بشكل معقول لتقليل فقدان الضغط المحلي.
إذا كنت ترغب في فهم تأثير معدل التدفق على فقدان الضغط للمبادل الحراري للهيكل والأنبوب، فيمكنك استشارة موظفي خدمة العملاء لدينا، وسوف نخدمك بكل إخلاص 24 ساعة في اليوم!