什么是逆流式布局?为什么它使得换热器更为高效?

管壳式换热器可以以“逆流”或“并流”的布局方式安装。在这里,我们探讨一下为什么逆流式布局能够带来更优越的冷却性能。

在管壳式换热器中,冷却液流过中央的“管芯”来冷却流经管组周围的热油、热水或热气。两种流体通过换热器的方向可以是“并流”或者“逆流”。在本文中,我们将探讨为什么逆流式冷却更为有效,以及为什么Bowman在安装换热器时更推荐这种方法。

并流或逆流 – 有什么区别?

线索就在名称中,并流是指需要冷却的流体以与冷却介质相同的方向通过换热器。

虽然这种布局能够带来冷却效果,却具有局限性。

例如,如果热流体流入时的温度为100°C,而冷却介质进液的温度为30°C,在并流方式下,两种流体之间的平均温差会减小。这是因为进入换热器的冷却介质与热流体并行流动,在通过换热器的过程中会逐渐变热,并且引入的冷却水靠近装置最热区域处,使得换热器无法冷却到低于冷却介质本身的温度,如下图所示。

这种布局也会在换热器内产生热应力,因为换热器装置的一半会明显地比另一半更热。

逆流式布局的不同之处在哪?

在逆流式冷却中,流入的冷却介质在与“热”流体反向流动时吸收热量。冷却介质在流经换热器时会逐渐变热,但当更冷的冷却水进入换热器时,它会吸收更多的热量,从而使温度比并流式冷却所能达到的温度低得多。

如下图所示,在通过换热器时,冷却介质和被冷却流体之间的平均温差更为均匀,显著降低了装置内的热应力。

那么,这代表了什么呢?

尽管并流式布局的换热器能够使温度降低,但其效率远不及逆流式布局,为了达到所需的出口温度,还可能需要用到更大的换热器。

相比之下,逆流换热的效率明显更高,根据流速和温度的不同,热传递性能可以提高15%,因此可以使用更小的换热器,节省了空间和开支!

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