Τεχνολογία ελέγχου πτώσης πίεσης: Ισορροπία απόδοσης μεταφοράς θερμότητας & κατανάλωση ενέργειας συστήματος
Η υπερβολική πτώση πίεσης του συστήματος είναι ένα κοινό πρόβλημα σπατάλης ενέργειας των εναλλάκτη θερμότητας κελύφους και σωλήνων στη βιομηχανική λειτουργία. Πολλά σχέδια εξοπλισμού επιδιώκουν τυφλά την υψηλή απόδοση μεταφοράς θερμότητας αυξάνοντας την ταχύτητα ροής του ρευστού και την πυκνότητα της δέσμης σωλήνων, με αποτέλεσμα την απότομη αυξημένη αντίσταση του αγωγού και το φορτίο της αντλίας κυκλοφορίας. Η αυξημένη κατανάλωση ενέργειας του βοηθητικού εξοπλισμού υπερβαίνει κατά πολύ το κέρδος απόδοσης μεταφοράς θερμότητας, προκαλώντας συνολική σπατάλη ενέργειας του συστήματος. Ο εύλογος έλεγχος πτώσης πίεσης είναι το κλειδί για την αποτελεσματική-λειτουργία των συστημάτων ανταλλαγής θερμότητας και εξοικονόμησης ενέργειας.
Η πτώση πίεσης των εναλλάκτη θερμότητας κελύφους και σωλήνα χωρίζεται σε πτώση πίεσης σωλήνα-πλευρικής πίεσης και πτώση πίεσης κελύφους-πλευρικής πίεσης. Η πτώση πίεσης του σωλήνα-προέρχεται από την τριβή του ρευστού στην κυκλοφορία του αγωγού και την τοπική αντίσταση της στροφής της δέσμης σωλήνα. Η πτώση πίεσης του κελύφους-προέρχεται κυρίως από την απώλεια αντίστασης του διαφράγματος καθαρισμού υγρού και της δέσμης σωλήνα. Η υπερβολικά υψηλή ταχύτητα ροής αυξάνει άμεσα τη γραμμική αντίσταση τριβής, ενώ η πυκνή δέσμη σωλήνων και η μικρή απόσταση διαφράγματος αυξάνουν τη συσσώρευση τοπικής αντίστασης.
Σύμφωνα με την επιχειρησιακή εμπειρία, η απόδοση μεταφοράς θερμότητας και η πτώση πίεσης εμφανίζουν μη-γραμμική θετική συσχέτιση εντός ενός συγκεκριμένου εύρους. Η σωστή βελτίωση της ταχύτητας ροής ενισχύει τον στροβιλισμό του υγρού και την ικανότητα ανταλλαγής θερμότητας. Όταν η ταχύτητα ροής υπερβαίνει το κρίσιμο όριο, ο ρυθμός αύξησης της πτώσης πίεσης υπερβαίνει κατά πολύ τη βελτίωση της απόδοσης μεταφοράς θερμότητας, σχηματίζοντας προφανή σπατάλη ενέργειας. Η αποτελεσματική αντιστοίχιση συνθηκών εργασίας πρέπει να βρει το βέλτιστο σημείο ισορροπίας μεταξύ απόδοσης και αντίστασης.
Οι πολυδιάστατες μέθοδοι βελτιστοποίησης πτώσης πίεσης επιτυγχάνουν την εξοικονόμηση ενέργειας-. Η λογική προσαρμογή του αριθμού διέλευσης σωλήνα και του αριθμού διέλευσης κελύφους βελτιστοποιεί την ταχύτητα ροής του ρευστού και αποφεύγει την υπερβολική αντίσταση μονής- ροής. Η βελτιστοποιημένη απόσταση διαφράγματος και η διάταξη δέσμης σωλήνων μειώνουν την απώλεια τοπικής αντίστασης με την προϋπόθεση της διασφάλισης της έντασης του στροβιλισμού. Η διαβαθμισμένη αντιστοίχιση αγωγών μειώνει τη συνολική αντίσταση του συστήματος και το λειτουργικό φορτίο του βοηθητικού εξοπλισμού.
Οι αλλαγές απόδοσης του συστήματος κάτω από διαφορετικά επίπεδα ελέγχου πτώσης πίεσης φαίνονται στον παρακάτω πίνακα:
|
Επίπεδο ελέγχου πτώσης πίεσης |
Ολοκληρωμένη απόδοση μεταφοράς θερμότητας |
Ολική αντίσταση συστήματος |
Κατανάλωση ρεύματος βοηθητικής αντλίας |
Ολοκληρωμένη ενεργειακή απόδοση συστήματος |
|---|---|---|---|---|
|
Υπερβολική πτώση υψηλής πίεσης |
96% εξαιρετικά-υψηλή μεταφορά θερμότητας |
100% υπερβολική αντίσταση |
145% υψηλή κατανάλωση ενέργειας |
82% χαμηλή συνολική απόδοση |
|
Τυπική ισορροπημένη πτώση πίεσης |
92% σταθερή μεταφορά θερμότητας |
75% λογική αντίσταση |
112% μέτρια κατανάλωση |
93% βέλτιστη συνολική απόδοση |
|
Υπερβολικά χαμηλή πτώση πίεσης |
78% ανεπαρκής μεταφορά θερμότητας |
50% χαμηλή αντίσταση |
95% χαμηλή κατανάλωση ενέργειας |
Μέση συνολική απόδοση 85%. |
Τα δεδομένα παρακολούθησης μακροπρόθεσμης- κατανάλωσης ενέργειας επαληθεύουν ότι τα συστήματα ανταλλαγής θερμότητας με ισορροπημένο έλεγχο πτώσης πίεσης μειώνουν την συνολική λειτουργική κατανάλωση ενέργειας κατά 18% έως 22% σε σύγκριση με μη βελτιστοποιημένα συστήματα. Η καθαρή επιδίωξη απόδοσης μεταφοράς θερμότητας χωρίς έλεγχο αντίστασης θα μειώσει τα συνολικά οικονομικά οφέλη του συστήματος.
Τα επαγγελματικά προγράμματα βελτιστοποίησης{0}}εξοικονόμησης ενέργειας μπορούν να υπολογίσουν τη βέλτιστη ταχύτητα ροής και τις δομικές παραμέτρους σύμφωνα με τη ζήτηση κυκλοφορίας του συστήματος, επιτυγχάνοντας διπλή βελτίωση της απόδοσης μεταφοράς θερμότητας και εξοικονόμησης ενέργειας{1}}των εναλλακτών θερμότητας κελύφους και σωλήνων.
