Isı değiştirici hesaplanması: Örnek. alanın hesaplanması, ısı değiştiricisinin güç

ısı dönüştürücü hesaplanması şimdi beş dakikadan daha az sürer. Genellikle bu tür donanımları üreten ve satan herhangi bir organizasyon herkese kendi işe alım programını verir. Bu şirketin web sitesinden ücretsiz olarak indirilebilir veya teknisyen ofisinize gelip ücretsiz olarak yükleyecektir. Bu tür hesaplamalar sonucu doğrudur Ancak, biz zeki olmanın ona güven ve olamazsa rakiplerine ile ihaleye savaşarak üreticisi? elektronik hesap makinesi denetleme bilgi veya ısı değiştirici hesaplanmasında modern yöntemlerin en azından anlayış gerektirir. ayrıntılarını sıralamak çalışalım.

Bir eşanjör nedir

Isı değiştirici hesaplama gerçekleştirmeden önce bize hatırlayalım ve böyle bir cihazın ne tür? Teplomassoobmennyh aparat (aka ısı değiştiricisi olarak da bilinen ısı alışverişi tertibatı başka bir soğutucu ısı transferi için bir cihaz - veya TOA). Bu süreç içinde soğutma suyu sıcaklığı değişiklikler de buna uygun olarak, kütle maddeler endeksleri, bunların yoğunluğu değiştirmek. Böyle süreçler ısı ve kütle transferi olarak adlandırılır nedeni budur.

Isı transferi tipleri

Şimdi bahsedelim ısı transferi tipleri - sadece üç vardır. Radyasyon - radyasyonla ısı transferi. Bir örnek olarak, sıcak bir yaz gününde sahilde güneşlenerek hatırlayabilirsiniz. Ve hatta bu eşanjör pazar (tüp hava ısıtıcıları) bulunabilir. Ancak, çoğunlukla ev ısıtma için, apartmanda oda biz petrol veya elektrik ısıtma satın. konveksiyon - Bu ısı transferi başka tip bir örnektir. Konveksiyon doğal, istem dışı (özü ve kutu eşanjör olmalıdır) ya da (örneğin, bir fan ile) mekanik bir sürücü ile. İkinci tip çok daha etkilidir.

Bununla birlikte, ısı transferinin en etkili yöntem - bu tel (. - "iletkenlik" İngilizce iletim), olarak adlandırılan, ısı iletkenliği veya. ısı değiştiricisinin ısıl tasarım tutmak için gidiyor her mühendis, her şeyden önce alanı minimum etkin ekipman seçmek için nasıl düşünmek. Ve bu iletim gereğidir ulaşmak için yönetir. Bunun bir örneği tarih TOA en etkili yöntemdir - plakalı eşanjör. tanım olarak Plaka TOA - onları ayıran bir duvar boyunca başka bir soğutma sıvısı ısı transfer eden bir ısı değiştirici ile ilgilidir. ikisi birlikte doğru seçilmiş malzemeler ile ortamlar ve profil plakaları sürecinde gerekli orijinal teknik özelliklerini koruyarak donanımı en aza indirmek için seçilmiş kalınlık boyutu arasında mümkün olan en yüksek temas alanı.

Isı değiştirici tipleri

Eğer ısı değiştiricisinin hesaplama yürütmek önce kendi türüne göre belirlenir. geri kazandırıcı ve rejeneratif ısı değiştirici: Tüm ÖY iki ana gruba ayrılabilir. aşağıdaki gibi temel fark, bunlar arasındaki: TOA ilk ısıtıcı ısı değiştirme genelde özel ayırıcılar sonraki karıştırma ve ayırma gerektiren iki ısı orta ayırma duvarının üzerinden gerçekleşir, ve iki yenileyici ortam içinde birbiri ile temas içinde. Rejeneratif ısı eşanjörleri ısı değiştiricileri ayrılır ve bir memeden (sabit olay ya da ara bağ) ile karıştırma. Kabaca söylemek gerekirse, soğukta koymak sıcak bir kova su, ya da sıcak bir çay bardağı, buzdolabı (yapmayın asla!) Içinde soğutulmuş koymak - Bu tür karıştırma TOA bir örnektir. Bir çay tabak dökme ve meme ile bir rejeneratif ısı değiştiricinin bir örnek olsun soğutulması birinci çevre havası ile temas ettirilir ve sıcaklığını alır, (tabak, bu örnekte meme rol oynar), ve daha sonra sıcak çay içine döküldü ısısının bir kısmını seçer termal denge moduna her iki ortam öne arayan. Daha önce ısı transferi bakımından, başka bir ortamdan bu nedenle daha yararlı ısı transferi için ısı iletkenliği daha etkin kullanımı olduğu bulunmuştur Ancak, bugün TOA (ve yaygın olarak kullanılmaktadır) - ısıtıcı, tabii ki.

Termal ve Yapısal hesaplama

rejeneratif ısı değiştirici herhangi bir hesaplama termik, hidrolik ve mukavemet hesapları sonuçlarına göre yapılabilir. Bunlar yeni ekipman tasarımı için zorunlu olan, temel olan ve teknikler cihazları hattı aynı tip daha sonra modelleri hesaplanması için temel oluşturur. Termal TOA hesaplama esas görevi ısı değiştiricinin kararlı çalışması için gerekli olan ısı değişim yüzeyi alanı belirlemek kimyevi madde çıkışı gerekli parametreleri muhafaza etmektir. Çoğu zaman bu hesaplamalarda mühendisler ısı tipik olarak yapıcı hesaplama eşanjörü yürütülür ancak sonra, ileride ekipman (malzeme, çap tüpler, plakalar, boyutlar, ışın, geometri, tip ve malzeme yüzgeçlerinin ve ark.) Ağırlık ve boyut özelliklerine keyfi değerleri verilmiştir. İlk adım, mühendis gerekli yüzey alanı, belirli bir çapı olan bir boru dikkate Sonuçta, örneğin, 60 mm, ve ısı değiştiricinin uzunluğu dolayısıyla yaklaşık altmış metre çıktı, geçiş, çok aşamalı ısı eşanjörü varsayalım veya boru demeti tipidir, ya da boruların çapını artırmak için mantıklıdır.

hidrolik hesaplama

Hidrolik ya da hidro-mekanik ve aerodinamik hesaplamalar tespit ve ısı değiştiricinin hidrolik (aerodinamik) basınç kaybını optimize etmek ve bunların üstesinden enerji tüketimi hesaplayabilir için gerçekleştirilmiştir. Isıtma ortamı geçişi için herhangi bir yol, bir kanal veya boru hesaplanması insan primer görevi ile karşı karşıya - yerinde ısı değişim işlemini daha da yoğunlaştırmak için. Bu bir orta geçmelidir, ve diğeri onun tabii asgari aralıklarla kadar ısı elde etmektir. Bu genellikle gelişmiş kanat yüzeylerine şeklinde ek bir ısı değişim yüzeyi uygulanır (sınır laminer alt tabaka ayrılması için ve akış türbülansı artırmak). yük kayıpları optimum dengesi ilişkisi, ısı değişim yüzeyi, ağırlık ve boyut özelliklerine, ve geri çekilmiş bir ısı çıkışı alanları toplam termal hidrolik ve yapıcı TOA hesaplamanın sonucu olan.

Hesaplamanın denetleme

Isı değiştiricinin onayı, eğer herhangi bir ısı alma-verme yüzey alanının bir güç rezervi koymak için gerekli olduğu durumda gerçekleştirilir. böylece referans açısından gerektirdiği takdirde farklı nedenlerle ve farklı durumlarda rezervin yüzeyi, eğer üretici ek bir marj bu ısı rejimi çıkacak ve hesap hatalarını en aza indirmek için bu tam olarak emin olmak için yapmaya karar verir. Bazı durumlarda, rezervasyon diğer (evaporatörler, ekonomizörler) yapısal boyutları sonuçlar yuvarlama için gerekli olan kapasite hesaplanması , özel olarak, soğutma devresinde kompresör yağı kirlenme ile ilgili kenar yüzeyinin sokulur ısı değiştiricinin. Evet ve kötü su kalitesi dikkate alınmalıdır. Bir süre sonra, özellikle yüksek sıcaklıklarda ısı eşanjörlerinin düzgün çalışması, köpük, ısı transfer katsayısının azaltılması ve kaçınılmaz olarak parazit ısı kalkış bir azalmaya yol açan, ısı değişim tertibatının üst yüzeyi üzerine yerleşir. Bu nedenle yetkili mühendis, eşanjör, "su-su" bir hesaplama, ısı değişimi yüzeyinin ek rezerv özel önem vermektedir. hesaplama kontrol etme ve seçilen ekipman diğer ikincil modları nasıl çalışacağını görmek için harcarlar. Örneğin, merkezi klima genellikle (temiz hava besleme tesisatları), soğuk dönemlerde kullanılan birinci ve ikinci ısıtma ısıtıcıları ve hava ısı eşanjörü tüpüne taze hava besleme soğuk su soğutma için yaz içerir. Nasıl işleyecektir ve hangi aralık değerlendirmek Hesaplama parametreleri verecektir.

araştırma tahminleri

Araştırma TOA hesaplamaları termal hesaplama ve doğrulama sonuçlarına dayanarak gerçekleştirilir. Onlar tasarlanmış cihazın yapısına son değişiklikler yapmak üzere, bir kural olarak, gereklidir. Ayrıca herhangi bir denklem (deneysel veriler için) TOA deneysel olarak elde edilen uygulamaya hesaplama modeli koyulur düzeltmek için,. araştırma yapılması özel bir plan geliştirdi ve matematiksel teoriye göre üretimde uygulanan tarafından onlarca bazen hesaplamalar yüzlerce hesaplama içerir deney tasarımı. Sonuçlara göre farklı koşullarda ve performans göstergeleri TOA üzerinde fiziksel büyüklüklerin etkisini ortaya koyuyor.

diğer hesaplamalar

eşanjör alanının hesaplanması, malzemelerin direniş hakkında unutma. Mukavemet hesapları ÖY gerilimi için öngörülen birimi, detaylara izin verilen maksimum çalışma anlar ve ısı değiştiricisinin geleceğin düğümlere burulma eki denetimi bulunmaktadır. Ürünün en az boyutları sabit, güçlü ve çeşitli emniyetli bir çalışma, hatta en ağır şartları sağlamalıdır ile.

Dinamik hesaplama değişken çalışma moduna ısı değiştiricinin çeşitli özelliklerini belirlemek için gerçekleştirilir.

ısı değiştirici tasarım türleri

tasarımda İlk ısıtıcı TOA gruplarının yeterli sayıda ayrılabilir. En çok bilinen ve yaygın olarak kullanılan - bir plaka ısı değiştiricisi, hava (kanatçıklı boru), kabuk ve borulu ısı değiştiricileri "boru boru", kabuk-plaka, ve diğerleri. viskoz veya non-Newtonian akışkanlar, ve diğer tipleri ile çalışan özel ve egzotik türleri, örneğin, spiral (koklea değiştirici) veya sıyırıcı, daha yüksek bulunmaktadır.

Isı değiştiricisi, "tüp içinde tüp"

Isı değiştiricisi, "tüp içinde tüp" basit hesaplama düşünün. Yapısal olarak, TOA bu tip maksimum basitleştirilmiştir. kayıpları en aza indirmek için iç boru tertibatı, genellikle sıcak ısı transfer sıvısı başlangıç sırasında ve yuva içine veya dış borunun içine soğutucu çalıştırmak soğutulması. Bu durumda Mühendisi görev hesaplanan ısı değişim yüzeyi alanı ve önceden belirlenmiş bir çap bazında, ısı değiştiricinin uzunluğunun belirlenmesi azaltır.

O soğutucular karşı çalışan sonsuz uzunlukta biriminin ve tam olarak tetiklenen sıcaklık farkı ile, termodinamik ideal bir ısı değiştiricinin kavramını sunar ilave değerdir. tasarım "boru boru" yakın bu gereksinimleri karşılamaktadır. Zıt ısı transferi sıvıları çalıştırmak varsa, o da olacak "karşı-gerçek" olarak adlandırılan (karşıt olarak çapraz olarak plaka TOA olarak). Sıcaklık basıncı en etkili zaman bir trafik organizasyonu tetikledi. Ancak, ısı değiştiricisinin bir "boru boru" hesaplamayı gerçekleştiren lojistik bileşeni, hem de kurulum kolaylığı unutmak için değil gerçekçi ve olmalıdır. evrofury uzunluğu - kayabilir ve düzeneğin bu tür uzunluğunun montaj için uyarlanmış 13.5 m ve tüm teknik tesisler.

Kabuk ve borulu ısı değiştiricileri

Bu nedenle, bu tür bir cihazın hesaplama kısmı düzgün hesaplanması akar olan kabuk ve tüp ısı değiştirici. Boru demeti Tek bir örnekte (kılıf) içinde olup, burada bu cihaz, hedef cihaza bağlı olarak farklı soğutma suyu yıkanmıştır. kapasitörler, örneğin, soğutucu ceket çalışır ve su - bir tüp içinde karıştırıldı. trafik bu yöntem ünitesinin çalışmasını kontrol etmek kolay ve daha verimli ortamlarda bulunmaktadır. Evaporatörlerde, tersine, soğutucu tüpler kaynar ve soğutulmuş bir sıvı (su, tuzlu sular, glikoller, vs.) ile yıkanır. Bu nedenle, hesap-borulu ısı eşanjör ekipman boyutunu en aza indirmek için azaltılır. İç boru düzenek mühendisinin mahfazasının çapı, çap ve sayısı ve uzunluğu ile oynamak ısı değişim yüzeyinin hesaplanan değeri girer.

Hava eşanjör

uzak ısı değiştirici tarafından en yaygın olanlarından biri - bir kanatlı borulu ısı eşanjörleri. Onlar denilen bobinler bulunmaktadır. Burada sadece fancoillerde arasında değişen ayarlanmamış (İngilizce. Fan + bobinden yani, "fan" + "bobin") sıcak baca gazları ve transfer dev baca gazı reküperatör (ısı seçimine sistemlerini bölme iç bloklarda CHP de kazanlarda) ısıtma için. bobin değiştirici hesaplama ısı işlemi girer uygulamasına bağlı nedeni budur. bölmeler, şok dondurulmuş et yüklü endüstriyel hava soğutucuları (VOPy), düşük sıcaklıklar ve gıda soğutma diğer nesnelere dondurucularda, tasarım açısından bazı yapısal özelliklere ihtiyaç duymaktadır. (Fin) lamel arasındaki mesafe eritme çevrimleri arasında sürekli operasyon süresini arttırmak için maksimize edilmelidir. DCler (veri merkezi) buharlaştırıcılar, tam tersine, en az olası daha kompakt bir sıkıştırma mezhlamelnye mesafe sağlar. Bu gibi ısı eşanjörleri (HEPA sınıfa kadar) ince bir filtre ile çevrili "saf bölge", faaliyet gösteren, ancak, bu hesaplama genel boyutlarını en aza bir vurgu ile boru şeklindeki bir ısı değiştiricinin gerçekleştirilir.

plakalı ısı eşanjörleri

plakalı eşanjör anda stabil talep ediyoruz. yapıcı tasarıma göre, tam olarak contalı ve yarı-kaynaklı ve mednopayanymi nikelpayanymi, kaynak ve (lehim olmadan) lehimlenmiş difüzyon yöntemi vardır. plakalı ısı değiştiricinin ısı tasarım yeterince esnek ve mühendisi özellikle zor değildir. farklı boyutlarda birçok aygıt standart boyutlu modeller - seçim işlemi tipi plakaları oluşturan derin kanallar, kanat tipi çelik kalınlığı, farklı malzemeler ve en önemlisi oynayabilir. Bu gibi ısı değiştiriciler (klima sistemleri için ayırma ısı eşanjörü) ya da yüksek ve dar (suyun buhar ısıtma için) düşük ve geniş. Bunlar genellikle kullanılır ve böylece kondansatörler, buharlaştırıcılar, buhar soğutucuları, predkondensatorov gibi, yani bir faz geçişi ile bir araç. D. için "sıvı-sıvı" ısı dönüştürücüye oranla biraz daha iki fazlı bir desen, faaliyet ısı değiştiricinin ısı tasarım gerçekleştirin, ancak deneyimli mühendis bu sorun çözülebilir ve özellikle zor değildir. Modern mühendislik tasarımcıları örneğin, herhangi bir çizgi modunda herhangi soğutucu faz diyagramı dahil gerekli bilgileri, bir sürü bulabilirsiniz bilgisayar veritabanı kullanmak bu hesaplamaları kolaylaştırmak için, bir program CoolPack.

Hesaplama Örnek değiştirici

Hesaplamanın temel amacı, gerekli olan ısı değişimi yüzey alanının bir hesaplamadır. Isı (soğutma) güç genellikle referans açısından belirtilmişse ancak bizim örneğimizde biz, diyelim, gereksinimler şartnamenin bir çek onu hesaplayıp olacaktır. Bazen de orijinal veri hatası geçebilirim olur. Bir yetkili mühendisinin görevlerinden biri - bulmak ve düzeltmek için bu hata. "- sıvı sıvı" Bir örnek olarak, hesaplama plakalı ısı eşanjörü yerine getirir. Bu çok katlı bir binada bir ayırma devresi (basınç kesici) olsun. ekipman üzerinde baskıyı hafifletmek amacıyla, gökdelenlerin dikilmesi çok sık bu yaklaşımı kullanılır. ısı eşanjörünün bir tarafında giriş Tvh1 = 14 ᵒS ve çıkış Tvyh1 = 9 ᵒS de su, ve bir akış hızı G1 = 14 500 kg / h ve diğer taraftan - ama burada, aşağıdaki parametreler ile, ayrıca sudur: Tvh2 = 8 ᵒS, Tvyh2 ᵒS = 12, G2 = 18 125 kg / h.

Belirli bir ısıtma kapasitesi (tablo değeri) - gerekli gücü (Q0) termal denge, formül (yukarıdaki şekle, formül 7.1 ..), Cp hesaplar. hesaplamalar Yalınlık sağlamak için bu değerler ısı kapasitesi EOT = 4.187 [kJ / kg * ᵒS] alır. Biz göz önünde bulundurun:

Q1 = 14 500 * (14-9) * 4.187 = 303557,5 [kJ / h] = W = 84.3 84321,53 kW - birinci tarafına ve

Q2 = 18 125 * (12-8) * 4.187 = 303557,5 [kJ / h] = W = 84.3 84321,53 kW - ikinci tarafında.

bağımsız olarak gerçekleştirilen hesaplama hangi tarafının, formül (7.1), Q0 = Q1 = Q2 göre dikkat edin.

ısı transferi katsayısı (6350 [W / ^m2] eşit olduğu ^{varsayılır) ve} ΔTsr.log - Bundan başka, ana ısı transfer denklem (7.2) içinde, gerekli yüzey k alanı (7.2.1), bulabilirsiniz. - ortalama sıcaklık farkı, Formül (7.3) ile hesaplanır:

? T sr.log. = (2-1) / ln (2/1) = 1 / ln2 = 1 / 0,6931 = 1,4428;

F = 84321/6350 * 1,4428 = 9.2 ^{m2 'dir.}

Isı transfer katsayısı bilinmemektedir durumda, hesaplama biraz daha karışık plakalı eşanjör olduğunu. Formül (7.4) Reynolds sayısı olarak kabul edilir burada ρ - yoğunluğu [kg / ^m3] η - dinamik viskozite, [N * s / ^{m2] v} - kanalının ortamın hızı [m / s] d cm - ıslatılabilir delik çapı [m].

bir sıvı ısıtma koşulları, ve n = 0,3 - - tablosundan biz gereken değeri Prandtl [Pr] ve aşağıdaki formüle (7.5) aramak biz Nusselt sayısı, n = 0,4 elde sıvı koşullarda soğutulması.

Bundan başka, formül (7.6) her bir duvara soğutkandan ısı transfer katsayısı hesaplanır, ve formül (7.7) ısı değişim yüzey alanının hesaplanması için, formül (7.2.1) 'de ikame edilir ısı transfer katsayısı, varsayılmıştır.

Yukarıdaki formüllerde, λ - ısı iletim katsayısı, ϭ - ısı transferi duvarının her bir ısı transfer katsayıları - kanal duvarı, α1 ve α2 kalınlığı.