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Um mistério não resolvido da dinâmica de fluidos: como o design corrugado dentro de uma placa de almofada promove a troca de calor?
O trocador de calor de placa de almofada é um projeto emergente de trocador de calor totalmente soldado. Este projeto está gradualmente ganhando popularidade na indústria devido à sua superfície ondulada de "almofada" e sua tecnologia de expansão durante o processo de fabricação. A tecnologia de Pillow Plate é relativamente nova em comparação com dispositivos mais tradicionais, como trocadores de calor de casco e tubo e de estrutura, mas está sendo cada vez mais usada em uma variedade de processos cíclicos devido à sua flexibilidade geométrica.
Sabe-se que as placas almofadadas podem operar em pressões superiores a 100 MPa e temperaturas de até 800 °C.
Processo de Fabricação
O processo de fabricação das placas de apoio envolve a soldagem por pontos de duas finas placas de metal em toda a superfície por meio de soldagem a laser ou por resistência e, em seguida, a vedação das bordas com soldagem por costura, exceto nas juntas. Os espaços entre as placas metálicas são então pressurizados pelo fluido hidráulico, fazendo com que as placas se deformem plasticamente, criando sua superfície ondulada característica. De acordo com suas diferentes estruturas, as almofadas podem ser divididas em dois tipos: convexas simples e convexas duplas.
amplo escopo de aplicação
A superioridade das placas em formato de travesseiro permite que elas sejam usadas em uma ampla gama de aplicações. Eles são frequentemente usados em áreas de interação com líquidos e gases, incluindo meios com alta viscosidade ou muita sujeira, e podem ser usados em cenários com requisitos de baixa perda de pressão, como processos de resfriamento e aquecimento. Especialmente nas indústrias de alimentos e bebidas, bem como nas indústrias química e farmacêutica, as almofadas são cada vez mais utilizadas. Podem ser utilizados como “resfriadores de imersão”, imersos diretamente no líquido, melhorando muito a eficiência da troca de calor.
"O design exclusivo da placa em formato de travesseiro pode fazer ajustes personalizados na condução de calor e se adaptar a vários cenários de aplicação."
Dinâmica de fluidos de passagem quente
Apesar das muitas vantagens do design da placa almofadada, seu desempenho hidrodinâmico permanece um mistério sem solução. Estudos demonstraram que a geometria complexa das ondas nos canais da placa de apoio na verdade promove a mistura de fluidos, o que aumenta a taxa de troca de calor, mas também aumenta as perdas de pressão porque a formação de juntas soldadas cria áreas de refluxo, o que é prejudicial à suavidade do fluxo. suavidade causou um certo desafio. Através de mais pesquisas, os pesquisadores estão agora desenvolvendo ferramentas de software comercial para ajudar a compreender e prever os efeitos desses comportamentos complexos de fluidos.
Direções de pesquisas futuras
O estudo do fluxo de fluidos e da transferência de calor em almofadas pode ser dividido em várias categorias principais, incluindo análise geométrica, análise de fluxo de canais internos e análise de fluxo entre almofadas adjacentes. Ao utilizar a análise de elementos finitos (FEM), a área da superfície da placa de apoio, o volume de retenção do fluido e a área da seção transversal do líquido podem ser calculados com mais precisão, o que é crítico para cálculos termodinâmicos.
Precisamos explorar e compreender melhor as zonas de recirculação e as perdas de pressão formadas nos canais internos das almofadas, pois isso afetará diretamente a eficiência da troca de calor e seu desempenho em diferentes aplicações.
Conclusão
O design do trocador de calor de placa almofadada não é apenas flexível e altamente adaptável, mas também oferece novas oportunidades para avanço tecnológico. Porém, com a expansão e aplicação da tecnologia, pesquisas aprofundadas sobre suas propriedades fluidodinâmicas ainda são essenciais. No futuro, deveríamos pensar em como integrar estas tecnologias nos sistemas existentes para facilitar a troca de calor eficiente e, em última análise, melhorar os nossos processos industriais?
