Пресметка на разменувач на топлина: на пример. Пресметка на областа, моќта на разменувач на топлина

Пресметка на разменувач на топлина сега е потребно помалку од пет минути. Секоја организација која произведува и продава таквата опрема обично се дава на сите свои програма за вработување. Тоа може да се симне бесплатно од веб-сајтот на компанијата или нивните техничар ќе дојде до вашата канцеларија и да ја инсталираш за слободни. Сепак, како резултат на таквите пресметки се точни, можеме да му веруваме и не се паметни, ако производителот борејќи се во тендерската со своите конкуренти? Проверка на електронски калкулатор бара познавање или барем на разбирање на современите методи за пресметување на разменувачи на топлина. Да се обидеме да се најде решение за детали.

Што е разменувач на топлина

Пред извршување на пресметка на разменувач на топлина, да се потсетиме, и каков вид на таков уред? Teplomassoobmennyh апарат (ака разменувач на топлина, исто така познат како размена на топлина апарат или TOA) - уред за пренос на топлина од една на течноста за ладење на друг. Во процесот на промени на течноста за ладење температурата, исто така се промени нивната густина и, соодветно, маса индекси супстанции. Тоа е причината зошто таквите процеси се наведени како топлина и пренесување на маса.

видови на пренос на топлина

Сега ајде да зборуваме за видови пренос на топлина - постојат само три. Зрачење - пренос на топлина со зрачење. Како пример, можеме да се потсетиме на сончање на плажа на топол летен ден. Па дури и тие разменувачи на топлина може да се најде на пазарот (цевка воздух греалки) на. Сепак, најчесто за дома за греење, соби во станот се купи нафта или електрични апарати. Ова е пример на друг вид на пренос на топлина - конвекција. Конвекција е природно, неволни (извод, а во кутија треба разменувач) или со механички уред (со вентилатор, на пример). Вториот вид е многу поефикасна.

Сепак, повеќето ефективен метод на пренос на топлина - е коефициент на топлинска спроводливост, или, како што тоа се нарекува, спроводливост (спроведување на англиски јазик - ". Спроводливост"). Секој инженер, кој ќе се одржи на термички дизајн на разменувач на топлина, прв од сите размислуваат за тоа како да изберете ефикасна опрема во минимален простор. И тоа успева да се постигне ова е со спроводливост. Еден пример за ова е најефективниот датумот TOA - плоча разменувачи на топлина. Плоча TOA по дефиниција - разменувач на топлина која служи за пренос на топлина од течноста за ладење на друг преку ѕидот ги одвојува. максимална можна областа на контакт помеѓу двете медиуми заедно со вистински одбрани материјали, и на нивниот профил плочи со дебелина димензии избрани за да се намали хардвер, додека зачувување на оригиналните технички карактеристики потребни во процесот.

видови на разменувачи на топлина

Пред да изврши пресметка на разменувач на топлина се зависи од неговиот тип. Сите TOA може да се подели во две главни групи: recuperative и регенеративно разменувачи на топлина. Главната разлика помеѓу нив е како што следува: во TOA recuperative размена на топлина се одвива преку ѕид одвојување на две средни топлина, и доаѓаат во контакт едни со други во две регенеративно медиумите, често се бара последователно мешање и поделба во посебни сепаратори. Регенеративна разменувачи на топлина се поделени во разменувачи на топлина и мешање со прскалка (стационарни инцидент или средно). Грубо кажано, кофа со топла вода, се стави во ладна, или една чаша топол чај, стави лади во фрижидер (никогаш не го направи тоа!) - ова е пример за тоа како мешање TOA. А да налеваш чај чинија и ладење на него, па ние се пример за регенеративно разменувач на топлина со млазница (чинија, во овој пример игра дел на млазницата), кој прв пат е во контакт со воздухот и се температура, а потоа го избира дел од топлината на влегоа во него топол чај бараат и медиумите доведе до владата топлинска рамнотежа. Сепак, како што веќе се најде поефикасно користење на топлинска спроводливост за пренос на топлина од една во друга средина, според тоа, повеќе корисни во однос на пренос на топлина (и широко се користи) TOA денес - се разбира, recuperative.

Топлинска и структурните пресметка

Било каква пресметка на регенеративната разменувач на топлина може да се направи врз основа на резултатите на топлинска, хидраулични и сила пресметки. Тие се фундаментални, неопходни за дизајн на нова опрема и техники се основа за пресметување на следните модели на истиот тип на уреди линија. Главната задача на пресметка на топлинска TOA е да се утврди потребната размена на топлина површина за стабилна работа на разменувач на топлина и одржување на потребните параметри на медиумот. Доста често во такви пресметки инженери се дава произволни вредности на тежината и големината карактеристики на идното опрема (материјал, со дијаметар цевки, плочи, димензии, геометрија зрак, видот и материјал Фининг et al.) Меѓутоа, по топлина обично се спроведе конструктивен пресметка изменувач. Впрочем, ако првиот чекор инженер смета дека е потребно површина за даден цевка со дијаметар, на пример, 60 мм, а должината на разменувач на топлина што се сврте околу шеесет метри, тоа е логично да се претпостави транзиција повеќестепена разменувач на топлина или од типот на цевка пакет, или да се зголеми дијаметарот на цевките.

хидраулична пресметка

Хидраулични или хидро-механичките и аеродинамични пресметки се врши за да се идентификуваат и да се оптимизира хидраулични (аеродинамичен) губење на притисокот во разменувач на топлина, како и за пресметување на потрошувачката на енергија за нивно надминување. Пресметка на било кој пат, канал или цевки за премин на греење медиум се соочува со човечка примарна задача - да се интензивира процесот на размена на топлина на местото. Тоа е, еден медиум мора да помине, а другиот да се добие колку топлина на минимум интервал од својот тек. Ова често се применат дополнителни површината размена на топлина во форма на перка површини развиени (за поделба на границата ламинарен подслојот и подобрување на турбуленции проток). однос оптимална рамнотежа во хидраулични загуби, од областа на размена на површината на топлина, карактеристиките на тежина и димензии, и повлечени излезна топлина е резултат на топлинска, хидраулични и конструктивен пресметката на агрегатната TOA.

За пресметка на проверка

Верификација на разменувачот на топлина се врши во случај кога тоа е потребно да се постават на резервна моќност на секоја површина размена на топлина. Површината на резерва за различни причини и во различни ситуации, ако тоа го бараат условите на референца, ако производителот одлучи да се направи дополнителна маргина за да биде точно дека оваа топлина ќе биде објавен на режимот, и да се минимизираат грешките во пресметките. Во некои случаи, се бара резервации за заокружување структурни димензии резултати во други (испарувачи, економајзери) во пресметката на капацитетот на разменувач на топлина е специјално воведени маргина површината на контаминација на компресор масло се присутни во ладење коло. Да, и лош квалитет на водата мора да бидат земени во предвид. По некое време, непречено функционирање на разменувачи на топлина, особено на високи температури, отпадници населува на површината на апаратот за размена на топлина, намалување на коефициентот на пренос на топлина, и неизбежно води до намалување на паразитски топлина полетувањето. Затоа надлежните инженер, пресметка на топлински изменувач "вода-вода", посветува посебно внимание на дополнителни резерви на размена на топлина површина. Проверка на пресметка и го потроши за да се види како на одбраната опрема ќе работат на други, средно режими. На пример, во централниот уреди воздухот (инсталации воздух снабдување) грејачи за првиот и вториот греење се користи во студената сезона, и често вклучуваат текот на летото за ладење храна за воздух извор на ладна вода во разменувач на цевката за воздух на топлина. Како тие ќе функционираат и што ќе им даде на параметри за да се оцени пресметка распон.

проценки истражување

пресметки истражување TOA врши врз основа на резултатите од термички пресметка и верификација. Тие се неопходни, како по правило, да се направи на последните измени на структурата на дизајниран уред. Тие, исто така, се врши за да се поправи било равенки се поставени во модел на пресметка спроведува TOA добиени емпириски (за експериментални податоци). Вршење на истражување вклучува пресметка на десетици а понекогаш и стотици пресметки со посебен план, развиени и имплементирани во производство во согласност со математичка теорија на дизајн на експерименти. Според резултатите од анкетата на влијанието на различни услови и физички количества на индикатори TOA.

други пресметки

Пресметката на областа на разменувач на топлина, не заборавајте за отпорност на материјалите. Сила пресметки TOA вклучуваат проверка на проектирана единица за напон, вртлив прилог на максималната дозволена работна моменти на деталите и јазли за иднината на разменувач на топлина. Со минимални димензии на производот треба да биде силна, стабилна и да се обезбеди безбедно функционирање во различни, дури и најпознатите исцрпувачки услови.

Динамична пресметка се врши за да се утврди различните карактеристики на разменувач на топлина на променливи режими на работа.

Видови на разменувач на топлина дизајн

Recuperative TOA во дизајн може да се подели во доволно голем број на групи. На повеќето познати и широко се користи - плоча разменувач на топлина, воздух (ребрести цевка), школка и цевки разменувачи на топлина "цевка во цевка", школка-и-плоча, и други. Постојат повеќе високо специјализирани и егзотични видови, на пример, спирала (кохлеата-изменувач) или стругалка, кои работат со слатка или не-Њутн течности, и многу други видови.

Разменувач на топлина "цевка во цевка"

Размислете за наједноставниот пресметка на разменувач на "цевка во цевка" на топлина. Структурно, овој тип на TOA е максимално поедноставена. Во текот стартувате апаратот за внатрешна цевка, обично топла пренос на топлина течност да се минимизираат загубите, а во куќиштето или во надворешната цевка, течноста за ладење ладење рок. Инженер Задача во овој случај се сведува на одредување на должината на разменувач на топлина врз основа на размена на површина пресметува топлина и предодредено дијаметри.

Вреди да се додавајќи дека во термодинамиката го воведува концептот на идеална разменувач на топлина, кој е на бесконечна единица должина, каде што coolants работат во контра, и помеѓу целосно предизвика температурни разлики. дизајн "цевка во цевка" најблиску ги исполнува овие барања. И ако се кандидира countercurrent пренос на топлина течности, тоа ќе биде т.н. "контра-вистински" (што е спротивно на крос-како во плоча TOA). Температура притисок најефективно се активира кога организација сообраќај. Сепак, вршење на "цевка во цевка" пресметка на разменувач на топлина треба да бидеме реални и да не заборавиме за логистика компонента, како и леснотијата на инсталација. evrofury должина - 13,5 метри, а не сите технички капацитети прилагодени да пропадна и монтажа на опрема, како должина.

Школка и цевка разменувач на топлина

Затоа, тоа е дел од пресметката на таков уред без проблеми влева во пресметката на школка и цевка разменувач на топлина. Овој апарат, назначена со тоа, пакет на цевката е во еден случај (обвивка), се мие од страна на различни coolants, во зависност од опремата дестинација. Во кондензатори, на пример, работи во јакна ладење и вода - во цевка. Со овој метод на сообраќај средини полесно и поефикасно да го контролира работењето на единицата. Во испарувачи, обратно, ладење врие во цевки и тие се мијат со ладење течност (вода, brines, гликоли, итн). Затоа, разменувач на топлина пресметка цевка се намалува за да се минимизира големината на опремата. Играње со дијаметар на обвивка, дијаметар и бројот и должината на внатрешниот цевки апарат инженер влегува во пресметаната вредност на површина размена на топлина.

воздух разменувачи на топлина

Еден од најчестите далеку разменувачи на топлина - на ребрести цевка разменувачи на топлина. Тие се нарекуваат серпентини. Каде што не само што се прилагодува кои се движат од fancoils (од англиски јазик. + Фан калем, на пример, "вентилатор" + "серпентина") во внатрешни блокови подели системи за гигант recuperator течен гас (избор на топлина од топли облоги на гас и пренос тоа за греење) во котли на ЦХП. Тоа е причината зошто на пресметка на разменувач на калем зависи од апликацијата, каде што топлината оди во функција. Индустриски воздух охладители (VOPy) инсталирани во коморите шок замрзнато месо, во замрзнувачи при ниски температури и други објекти на ладење храна, бара одредени структурни карактеристики во нивниот дизајн. Растојанието помеѓу ламела (FIN) треба да биде максимизиран да се зголеми времето на континуирана соработка помеѓу одмрзнување циклуси. Испарувачи за DCS (центарот за податоци), напротив, го прави можно повеќе компактен стегање mezhlamelnye растојание на минимум. Таквите разменувачи на топлина се работат во "чиста зона", опкружен со парична казна филтер (до ХЕПА одделение), сепак, оваа пресметка се врши на тубуларна разменувач на топлина со акцент на намалување на вкупните димензии.

плоча разменувачи на топлина

Во моментов стабилна побарувачка за плоча разменувачи на топлина. Според неговите конструктивни дизајн, тие се целосно споеви и полу-заварени, и mednopayanymi nikelpayanymi, заварени и brazed метод дифузија (без лемење). Термичко проектирање на разменувач на топлина плоча е доволно флексибилен и не е особено тешко да се инженер. Процесот на селекција може да игра тип плочи, длабоко канали формирање, перка тип, дебелина челик, различни материјали и, што е најважно - многу стандардна големина модели на уреди од различни големини. Таквите разменувачи на топлина се ниски и широки (за греење пареа на вода) или висок и тесен (поделба разменувачи на топлина за системи за климатизација). Тие често се користат, и медиум со фаза транзиција, односно како кондензатори, испарувачи, пареа охладители, predkondensatorov и така натаму. Г. Изведување на термички дизајн на разменувач на топлина која работи на двофазен шема, малку потешко отколку на разменувач на топлина на "течност-течност", но за искусен инженер овој проблем е решлив и не е особено тешко. За да се олесни овие пресметки современиот инженеринг дизајнери користат компјутерската база на податоци, каде што можете да најдете голем број на потребни информации, вклучувајќи го и фаза дијаграм на секој ладилен медиум во кој било режим редеа, на пример, програмата CoolPack.

Калкулација Пример изменувач

Главната цел на пресметката е пресметка на потребната површина на размена на топлина. Топлина (ладење) моќ обично се наведени во описот на работните задачи, туку и во нашиот пример ќе го пресмета и неа, за, да речеме, проверка на спецификација на барања. Понекогаш се случува дека оригиналните податоци може да лази грешка. Една од задачите на надлежниот инженер - оваа грешка да се најдат и поправат. Како пример, врши пресметка плоча разменувач на топлина на "течност - течност". Нека биде сепаратор коло (прекинувач притисок) во висок пораст зграда. Со цел да се намали притисокот на опрема, изградба на облакодери многу често се користи овој пристап. На едната страна од разменувачот на топлина има вода на влезот Tvh1 = 14 ᵒS и излез Tvyh1 = 9 ᵒS и G1 на проток = 14 500 kg / h, а од друга - е, исто така, вода, но овде со следните параметри: Tvh2 = 8 ᵒS, Tvyh2 ᵒS = 12, G2 = 18 125 kg / h.

Потребните моќ (Q0) пресмета формулата за топлинска рамнотежа (види слика погоре, формулата 7.1 ..), Каде Cp - специфична топлинска моќност (табела вредност). За поедноставување на пресметките Овие вредности се на топлински капацитет EOT = 4,187 [kJ / kg * ᵒS]. Сметаме:

Q1 = 500 * 14 (14 - 9) * 4,187 = 303557,5 [kJ / h] = W = 84,3 84.321,53 kW - на првата страна и

Q2 = 18 125 * (12 - 8) * 4,187 = 303557,5 [kJ / h] = W = 84,3 84.321,53 kW - на втората страна.

Забележете дека, според формулата (7.1), Q0 = Q1 = Q2, без оглед на која страна на пресметка врши.

Понатаму, во главниот пренос на топлина равенката (7.2), ќе најдеме потребната површина (7.2.1), каде што k - коефициент на пренос на топлина (се претпоставува еднаква на 6350 [W / ^m2]), и ΔTsr.log. - значи-температурна разлика, се пресметува со формулата (7.3):

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

F е = 84321/6350 * 1,4428 = 9.2 m ^2.

Во случај кога коефициент на пренос на топлина е непознат, пресметката е малку покомплицирано плоча разменувач на топлина. Со формулата (7.4) се смета Рејнолдс број, каде ρ - густина [kg / ^m3], η - динамичка вискозност, [N * s / m ^2], V - брзина на медиумот во каналот [m / s], d cm - wettable дијаметар создаден [m].

Од табелата што се бараат на бараната вредност на Prandtl [ПР], и со формулата (7.5), ние се добие бројот Nusselt, каде што n = 0,4 - течност услови греење, и n = 0,3 - ладење во течна услови.

Понатаму, со формулата (7.6) се пресметува коефициент на пренос на топлина од течноста за ладење на секое ѕидот, и со формулата (7.7) се претпоставува коефициент на пренос на топлина, кој е супституиран во формулата (7.2.1) за да се пресмета размена на површина на топлина.

Во погоре формули, λ - термички коефициент на спроводливост, ϭ - дебелина на канал ѕид, α1 и α2 на - пренос на топлина коефициент на секоја од ѕидот на пренос на топлина.