プレート熱交換器プレートのサプライヤーとして、私はこれらのコンポーネントがどのように機能するかの内側と外に多くの時間を費やしました。プレート熱交換器の性能に大きな影響を与える可能性のある最も重要な要因の1つは、レイノルズ数です。それでは、レイノルズの数がプレート熱交換器プレートの流れと熱伝達にどのように影響するかについて話しましょう。
まず、レイノルズ数は何ですか？まあ、それはシステム内の流体の流れが層流、移行性、または乱流であるかどうかを理解するのに役立つ無次元の量です。レイノルズ数（re）の式はre =ρvd/μ、ここでρは流体密度、vは流体速度、dは特徴的な長さです（プレート熱交換器の場合、流れチャネルの油圧径である可能性があります）、μは流体の動的粘度です。
層流とレイノルズ数
レイノルズの数が比較的低い場合（通常、パイプの流れでは2000、同様の原理がプレート熱交換器に適用されます）、流体の流れは層流です。層流では、液体は滑らかで平行な層で動き、互いに滑り落ちるパンケーキのスタックのようなものです。プレート熱交換器プレートでは、熱伝達と流れに関しては、ラミナーの流れにはいくつかの明確な特性があります。
流れに関しては、層流の流れは非常に予測可能です。流体は整然と動き、異なる層の間にあまり混合されていません。これは、流れに対する抵抗が少ないため、プレート熱交換器全体の圧力降下が比較的低いことを意味します。ただし、この予測可能性には、熱伝達に関してはコストがかかります。
層流にはあまり混合されていないため、熱伝達速度は比較的低いです。熱は、主に流体層間の伝導を介して移動する必要があります。これは、対流と比較して遅いプロセスです。のサプライヤーとして熱交換器プレート、私は、高熱伝達速度が必要なアプリケーションでは、層流の流れが最良の選択肢ではないかもしれないことを知っています。しかし、場合によっては、粘性流体を扱う場合や低い圧力低下が重要な場合など、層流が有利になる可能性があります。
乱流とレイノルズ数
レイノルズ数が高い場合（通常は4000> 4000）、流れは乱流になります。乱流は混oticとしており、渦と渦巻きが液体全体に形成されます。プレート熱交換器プレートでは、乱流は流れと熱伝達の両方に大きな影響を与えます。
流れに関しては、乱流はより多くの抵抗を生み出します。渦と渦巻きは、流体が流れチャネルの壁と互いにより相互作用する原因になります。これにより、プレート熱交換器全体で圧力が高くなります。しかし、この抵抗の増加はすべて悪いニュースではありません。
熱伝達に関しては、乱流はゲーム - チェンジャーです。液体の混oticとした混合は、熱のより効率的な移動があることを意味します。渦は、熱い液体を寒冷地と接触させるのに役立ち、その逆も同様であり、対流熱伝達を強化します。これは、層流と比較してはるかに高い熱伝達係数につながる可能性があります。サプライヤーとして、私はよくお勧めします温度耐性熱交換器プレート乱流が予想されるアプリケーションの場合、熱伝達速度が高いほど熱が発生し、プレートが高温に耐える必要があるためです。
移行流
層流と乱流の間の範囲（2000 <re <4000）は、移行流領域と呼ばれます。この体制では、流れは層流と乱流の動作を切り替えることができます。それは少しワイルドカードであり、流れと熱伝達の特性を予測するのは難しい場合があります。
移行領域の熱伝達と圧力低下は、層流と乱流の流れの間にあります。流れはより混oticとし始めていますが、完全に乱流状態に完全に移行していません。サプライヤーとして、移行体制の用途向けにプレート熱交換器プレートを設計または推奨する際には、特に慎重になる必要があります。熱交換器が予想どおりに機能するように、追加のテストを行う必要があるかもしれません。
プレート熱交換器の設計への影響
レイノルズ数が流れや熱伝達にどのように影響するかを理解することは、効率的なプレート熱交換器プレートを設計するために重要です。特定のアプリケーションで予想されるレイノルズ数を知っている場合、それに応じてプレート設計を最適化できます。
たとえば、層流が予想される場合、圧力降下を減らすために、より広いチャネルのプレートを設計する場合があります。一方、乱流が予想される場合、波形や隆起などの混合を強化する機能を備えたプレートを設計できます。これらの機能は、熱伝達に利用可能な表面積を増やすことができ、より多くの乱流パターンを促進することもできます。
サプライヤーとして、私も提供しています熱交換器フラットプレートオプション。特にレイノルズの数が比較的低く、単純な設計が望ましい場合、フラットプレートはいくつかのアプリケーションで良い選択になる可能性があります。ただし、レイノルズの数が高いアプリケーションと、熱伝達を改善する必要がある場合、段ボールまたは特別に設計されたプレートの方が適している場合があります。
結論と行動への呼びかけ
結論として、レイノルズの数は、プレート熱交換器プレートの流れと熱伝達特性を決定する上で重要な役割を果たします。層流、過渡期、または乱流のいずれであっても、各政権には、熱交換器の性能に影響を与える可能性のある独自の特性があります。
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参照
- Incropera、FP、Dewitt、DP、Bergman、TL、＆Lavine、AS（2007）。熱と物質移動の基礎。ワイリー。
- White、FM（2006）。流体力学。マクグロー - ヒル。