Obliczanie wymiennika ciepła na przykładzie. Obliczanie obszaru, moc wymiennika ciepła,

Obliczanie wymiennika ciepła odbywa się mniej niż pięć minut. Każda organizacja, która produkuje i sprzedaje taki sprzęt zwykle daje każdemu własny program rekrutacji. Można go bezpłatnie pobrać ze strony internetowej firmy lub ich technik przyjdzie do biura i zainstalować go za darmo. Jednak, jak wynika z takich obliczeń jest poprawny, możemy mu zaufać i nie jest mądry, jeżeli producent, walcząc w przetargu z jego konkurentami? Sprawdzanie kalkulator elektroniczny wymaga wiedzy lub przynajmniej zrozumienie nowoczesnych metod obliczania wymienników ciepła. Spróbujmy uporządkować szczegóły.

Co jest wymiennikiem ciepła

Przed wykonaniem obliczenia wymiennika ciepła, pamiętajmy, i co niby takiego urządzenia? Teplomassoobmennyh Urządzenie (znany wymiennik ciepła, znany także urządzenia do wymiany ciepła i TOA), – urządzenie do przekazywania energii cieplnej z jednego płynu chłodzącego do drugiego. W procesie zmiany temperatury chłodziwa też zmienić ich objętość, a zatem masa indeksów substancji. Dlatego takie procesy są określane jako ciepła i masy.

rodzaje wymiany ciepła

Teraz pomówmy o rodzajach przenikania ciepła – istnieją tylko trzy. Promieniowanie – przenoszenie ciepła przez promieniowanie. Jako przykład, możemy przypomnieć opalania na plaży w ciepły letni dzień. I nawet te wymienniki ciepła można znaleźć na rynku (nagrzewnic rury). Jednak najczęściej do ogrzewania mieszkania, pokoje w mieszkaniu kupujemy olej lub ogrzewanie elektryczne. Jest to przykład innego typu, – przenoszenia ciepła konwekcyjnego. Konwekcja naturalna przymusowe (wyciąg, a pole powinno wymiennik) lub z napędem mechanicznym (z wentylatorem, na przykład). Ten ostatni typ jest o wiele bardziej skuteczne.

Jednakże najbardziej skuteczną metodą przenoszenia ciepła – jest przewodność cieplna, lub, jak to nazywa, przewodzenie (przewodzenie angielskiego -. „Przewodności”). Każdy inżynier, który zamierza posiadać konstrukcję cieplną wymiennika ciepła, przede wszystkim zastanowić się, jak wybrać sprawnego sprzętu w minimalnej przestrzeni. I udaje mu się osiągnąć to poprzez przewodzenie. Przykładem na to jest najbardziej skuteczne, aby termin TOA – płytowe wymienniki ciepła. Płyta TOA definicji – wymiennik ciepła, który przenosi ciepło z czynnika chłodniczego do drugiego przez ścianę ich rozdzielenie. Maksymalna możliwa powierzchnia styku pomiędzy dwoma mediami łącznie z prawdziwego wybranych materiałów i ich wymiarów grubości płyty profilowe wybrane zminimalizować sprzętu przy zachowaniu oryginalnej właściwości techniczne wymagane w tym procesie.

rodzaje wymienników

Przed przeprowadzić obliczenia wymiennika ciepła zależą od jego typu. Wszystkie TOA można podzielić na dwie główne grupy: rekuperacyjnych i regeneracyjnych wymienników ciepła. Główną różnicą pomiędzy nimi jest to, jak następuje: w TOA rekuperacyjnego wymiennika ciepła odbywa się przez ścianę oddzielającą czynnik dwa odporne na ciepło i są w kontakcie ze sobą w dwóch regeneracyjnych nośnika, często wymaga późniejszego mieszania i separacji w specjalnych separatorów. Regeneracyjne wymienniki ciepła są podzielone w wymiennikach ciepła i mieszania za pomocą dyszy (nieruchomy padającego lub pośredniego). Ogólnie rzecz biorąc, wiadro gorącej wody, umieścić w zimnym, albo szklanka gorącej herbaty, umieścić chłodzi się w lodówce (nigdy nie rób!) – jest przykładem takiego mieszania Toa. Wylewowy herbaty talerzyk i chłodząc go, więc mamy przykład regeneracyjny wymiennik ciepła z dyszy (spodka, w tym przypadku odgrywa rolę dyszy), które po raz pierwszy kontaktuje się z powietrzem otoczenia i trwa jego temperaturę, a następnie wybiera się część ciepła przelewa gorącej herbaty poszukuje zarówno mediów prowadzą do trybu równowagi termicznej. Jednakże, jak już znalazły bardziej wydajne wykorzystanie przewodnictwa cieplnego przenoszenie ciepła z jednego ośrodka do drugiego, a zatem bardziej przydatna w warunkach wymiany ciepła (i szeroko stosowane dzisiaj TOA) – oczywiście rekuperatorem.

Odporność mechaniczną i termiczną kalkulacja

Każdy obliczenie regeneracyjnego wymiennika ciepła może być dokonane w oparciu o wyniki obliczeń termicznych, hydraulicznych i wytrzymałości. Są one podstawowym, niezbędnym do projektowania nowych urządzeń i techniki są podstawą do obliczania kolejnych modeli tego samego typu urządzeń linii. Głównym zadaniem obliczenia TOA cieplnej w celu ustalenia wymaganej powierzchni wymiany ciepła dla stabilnej pracy wymiennika ciepła i utrzymaniu wymaganych parametrów gniazda nośnika. Bardzo często w takich obliczeniach inżynierowie przedstawiono arbitralne wartości masy i wielkościowe przyszłego trwałego (materiału, rur o średnicy, talerze, wymiarów, geometrii belki, rodzaju i materiału płetw et al.), Jednak po ciepła typowo prowadzi się konstruktywną wymiennik obliczeniowego. W końcu, jeżeli pierwszy etap technik za niezbędne pole powierzchni dla danej rury o średnicy, na przykład 60 mm i długości wymiennika ciepła tak obracane sześćdziesiąt metrów, to logiczne założenie przejściowego wielostopniowego wymiennika ciepła lub do rurki typu wiązki lub zwiększenie średnicy rury.

Obliczenia hydrauliczne

Obliczenia hydraulicznego lub hydro-mechanicznych i aerodynamiczne przeprowadzono w celu określenia i zoptymalizowania hydrauliczny (aerodynamiczny) Spadek ciśnienia w wymienniku ciepła, i do obliczania zużycia energii w celu ich eliminacji. Obliczanie każdej ścieżki, kanału lub rury dla przejścia czynnika grzewczego ludzkie podstawowe zadanie stawia – zintensyfikowanie procesu wymiany ciepła w tym miejscu. Oznacza to, że jedno medium musi przejść, a drugi jest zdobycie jak największej ilości ciepła przy minimalnym odstępie jej przebiegu. Często stosuje się dodatkowe powierzchnie wymiany ciepła w postaci żeber powierzchni wywołanych (rozdzielenie granicznej laminarnej warstwy dolnej i zwiększenie turbulencji przepływu). Optymalny stosunek równowagi strat hydraulicznych, obszary powierzchni wymiany ciepła, właściwości rozmiar i ciężar oraz wycofanego mocy cieplnej jest wynikiem łącznego cieplnej hydraulicznego i zwyczajowo obliczania TOA.

sprawdzenie kalkulacji

Weryfikacja wymiennika ciepła odbywa się w przypadku, gdy konieczne jest ustalenie rezerwę mocy każdej powierzchni wymiany ciepła. Powierzchnia rezerwatu z różnych powodów iw różnych sytuacjach, jeśli jest to wymagane przez warunki odniesienia, jeśli producent zdecyduje się dodatkowy margines być dokładnie upewnić się, że to ciepło zostanie wydany na reżim, a także zminimalizować błędy w obliczeniach. W niektórych przypadkach, zastrzeżenia są wymagane dla zaokrąglenia wyniki wymiarów strukturalnych innych (parownikach ekonomizerów) do obliczenia wydajności wymiennika ciepła specjalnie wprowadzono powierzchni margines na zanieczyszczenia obecne w oleju sprężarki obiegu chłodniczego. Tak, i słaba jakość wody musi być brane pod uwagę. Po pewnym czasie sprawne działanie wymienników ciepła, zwłaszcza w wysokich temperaturach, piana osiada na powierzchni urządzeń do wymiany ciepła, co zmniejsza współczynnik przenoszenia ciepła, i prowadzi w sposób nieunikniony do zmniejszenia pasożytnicze startu ciepła. Dlatego właściwy inżynier, obliczanie wymienników ciepła „woda-woda”, zwraca szczególną uwagę na dodatkową rezerwę powierzchni wymiany ciepła. Sprawdzanie obliczeń i wydać, aby zobaczyć jak wybrana maszyna będzie pracować w innych trybach, wtórnych. Na przykład, w centralnej klimatyzacji (instalacje doprowadzający powietrze) grzejników dla pierwszego i drugiego ogrzewania stosowanego w zimnej porze roku, i często wiąże się do chłodzenia latem zasilania doprowadzających powietrze zimnej wody do rury wymiennika ciepła powietrze. Jak będą działać i co da parametry do wykonania obliczenia zakresu.

szacunki badawcze

Obliczenia TOA Badania przeprowadzono na podstawie wyników obliczeń cieplnej i weryfikacji. Są one konieczne, co do zasady, aby najnowsze zmiany w strukturze projektowanego urządzenia. Występowali także w celu skorygowania wszelkich równania są zawarte w modelu obliczeniowym realizowanego TOA uzyskanych doświadczalnie (dla danych eksperymentalnych). Przeprowadzanie badań obejmuje obliczenie dziesiątki a czasem setki obliczeń za pomocą specjalnego programu, opracowany i wdrożony do produkcji w zależności matematycznej teorii projektowania eksperymentów. Zgodnie z wynikami ujawniają wpływ różnych warunków i wielkości fizycznych o wskaźniki Toa.

inne obliczenia

Obliczanie powierzchni wymiennika ciepła, nie należy zapominać o wytrzymałości materiałów. Obliczenia wytrzymałości TOA obejmować sprawdzenie projektowanego urządzenia do napięcia, skręcanie przywiązanie do maksymalnych dopuszczalnych momentów pracujących na szczegóły węzłów przyszłości wymiennika ciepła. Przy minimalnym wymiary produktu powinno być mocne, stabilne i zapewniać bezpieczne funkcjonowanie w różnych, nawet najbardziej uciążliwych.

Dynamiczne obliczenia są wykonywane w celu określenia różnych cech wymiennika ciepła na zmiennych trybów pracy.

Rodzaje konstrukcji wymiennika ciepła

Rekuperacyjny TOA w projektowaniu można podzielić na dostatecznie dużej liczby grup. Najbardziej znana i szeroko stosowana – płytowy wymiennik ciepła, powietrza (rura), radiator wymienniki płaszczowo rurowe wymienniki ciepła „rura w rurze”, płaszczowo-płyta, i innych. Nie są wysoce specjalistycznych i gatunków egzotycznych, na przykład, spiralnej (ślimak wymieniacz) lub skrobak, które pracują z lepkiej lub nienewtonowskich płynów, a także wiele innych typów.

Wymiennik ciepła „rura w rurze”

Rozważmy najprostszy obliczenie wymiennika „rurki” rury cieplnej. Strukturalnie, tego typu TOA jest maksymalnie uproszczone. Podczas rozruchu urządzenia wewnętrznej rury, zazwyczaj gorącego płynu ciepłonośnego, aby zminimalizować straty, a do obudowy lub do rury zewnętrznej, chłodziwo przebieg chłodzenia. Inżynier Zadanie w tym przypadku sprowadza się do określenia długości wymiennika ciepła w oparciu o obszar powierzchni wymiany ciepła, a obliczony uprzednio określonych średnicach.

Warto dodać, że w termodynamice wprowadza pojęcie idealnego wymiennika ciepła, który jest nieskończoną jednostkę długości, gdzie chłodziwa pracy w kasie, a pomiędzy całkowicie wywołany różnicą temperatur. Motyw „rura w rurze” najbliżej spełnia te wymagania. A jeśli uruchomić przeciwprądem płynów wymiany ciepła, to będzie tak zwany „przeciw-real” (w przeciwieństwie do cross-jak na talerzu TOA). ciśnienie temperatura najskuteczniej wyzwalane, gdy organizację ruchu. Jednak wykonując „rura w rurze” obliczenia wymiennika ciepła powinny być realistyczne i nie zapomnieć o komponentu logistycznego, a także łatwość instalacji. Długość evrofury – 13,5 m, a nie wszystkie udogodnienia techniczne dostosowane do poślizg i instalacja sprzętu takiej długości.

Płaszczowo-rurowe wymienniki ciepła,

W związku z tym część obliczeń takiego urządzenia płynnie przepływa do obliczania płaszczowo-rurowego wymiennika ciepła. Urządzenie, w którym wiązka rur jest w jednym przypadku (obudowy), przemyto różnych chłodzących, w zależności od urządzenia docelowego. Kondensatory, na przykład, prowadzone w płaszcza chłodzącego i woda – w probówce. Dzięki tej metodzie ruchu środowisk łatwiejsze i bardziej efektywne sterowanie pracą urządzenia. W wyparkach odwrotnie, czynnik chłodniczy sprowadza się do probówki i przemyto zimnym cieczy (wody, solanki, glikoli, itp). Dlatego też wymiennik ciepła obliczeniową rurki jest zmniejszona w celu zminimalizowania wielkości urządzenia. Odtwarzanie o średnicy obudowy, przy średnicy i liczby i długości rury wewnętrznej inżyniera aparatury wprowadza się wartość obliczoną na powierzchni wymiany ciepła.

wymiennik ciepła powietrze

Jednym z najbardziej powszechnych zdecydowanie wymienników ciepła – użebrowany wymiennik ciepła z rurami. Nazywane są cewki. W przypadku, gdy nie są one jedynie regulować w zakresie od klimakonwektorów (od angielskiego cewki. Wentylatora +, to znaczy „wachlarz” + „cewki”), w postaci bloków wewnętrznych, podzielone systemy Giant rekuperatora spalin (wybór ciepła z gorących gazów spalinowych i przenoszenia to do ogrzewania) w kotłach w elektrociepłowni. Dlatego obliczanie wymiennika cewki zależy od zastosowania, gdzie ciepło idzie do pracy. chłodnice przemysłowe (VOPy) umieszczony w komorach uderzeniowej zamrożonego mięsa w zamrażarkach w niskich temperaturach i inne cele chłodzenia żywności określone cechy strukturalne w ich konstrukcji. Odległość pomiędzy lamelami (FIN) powinna być zmaksymalizowana, aby zwiększyć czas pracy ciągłej pomiędzy cykli odtajania. Parowniki dla DC (data center), wręcz przeciwnie, umożliwia bardziej kompaktowe odległość mezhlamelnye zaciskowy do minimum. Tego rodzaju wymienniki ciepła pracujące w „czystej” strefie otoczonej filtr dokładnego oczyszczania (do stopnia HEPA), jednakże, w tym obliczanie odbywa się z rurowego wymiennika ciepła, z naciskiem na zminimalizowanie całkowitych wymiarów.

Płytowe wymienniki ciepła

Obecnie stabilny popyt na płytowych wymienników ciepła. Według konstruktywne konstrukcji, są w pełni uszczelniona i częściowo zespawane i mednopayanymi nikelpayanymi spawana i lutowany metodą dyfuzji (bez stopu lutowniczego). rozwiązanie chłodzenia płytowego wymiennika ciepła jest na tyle elastyczna, i nie jest to szczególnie trudne inżyniera. Proces selekcji może odtwarzać płyty typu, głębokie kanały tworzące Fin typ, grubość stali, różnych materiałów, a co najważniejsze – wiele modeli standardowych rozmiarów urządzeń o różnych rozmiarach. Takie wymienniki ciepła są niskie i szerokości (z ogrzewaniem parowym wody) i wysokie i wąskie (wymienniki ciepła rozdzielania w systemach klimatyzacyjnych). Często są one używane, a nośnik o przemianie fazowej, to znaczy jako kondensatory, parowniki, chłodnice parowych predkondensatorov i tak dalej. D. wykonać konstrukcję cieplną wymiennika ciepła pracującej przy dwufazowy wzorzec, nieco twardsze niż wymiennik ciepła „ciecz-ciecz”, ale doświadczony inżynier ten problem jest rozwiązywalne i nie jest szczególnie trudne. Aby ułatwić te obliczenia współczesnych projektantów inżynierii wykorzystują komputerową bazę danych, gdzie można znaleźć wiele niezbędnych informacji, w tym diagramie fazowym jakiegokolwiek czynnika chłodniczego w dowolnym trybie smuga, na przykład program Coolpack.

Przykład Obliczanie Wymiennik

Głównym celem obliczenia jest obliczenie koniecznej powierzchni wymiany ciepła. (Chłodzenie) Moc cieplna jest zwykle określony w specyfikacji istotnych warunków zamówienia, ale w naszym przykładzie będziemy obliczać i ją, powiedzmy, sprawdzisz specyfikacji wymagań. Czasami zdarza się, że oryginalne dane mogą pełzanie błąd. Jednym z zadań kompetentnego inżyniera – ten błąd, aby znaleźć i naprawić. Jako przykład wykonania obliczeń płytowy wymiennik ciepła z „ciecz – ciecz”. Niech będzie układ separatora (wyłącznik ciśnienia) w wielopiętrowym budynku. W celu odciążenia urządzeń, budowa wieżowców bardzo często używane to podejście. Po jednej stronie wymiennika ciepła mają wody na wejściu Tvh1 = 14 ᵒS i wyprowadzenia Tvyh1 = 9 ᵒS i G1 szybkość przepływu = 14 500 kg / h, a z drugiej – jest woda, ale tu o następujących parametrach: Tvh2 = 8 ᵒS, Tvyh2 ᵒS = 12, G2 = 18 125 kg / godz.

Niezbędne mocy (Q0) obliczyć wzór bilans cieplny (patrz figura powyżej, wzór 7.1 ..), gdzie Cp – pojemność właściwa cieplnej (wartość tabeli). Dla uproszczenia obliczeń wartości te mają pojemność cieplną EOT = 4.187 [kJ / kg * ᵒS]. Uważamy:

Q1 = 14 500 * (14 – 9) * 4,187 = 303557,5 [kJ / h] = W = 84,3 84321,53 kW – na pierwszej stronie i

Q2 = 18 125 * (12 – 8) = 4,187 * 303557,5 [kJ / h] = W = 84,3 84321,53 kW – po drugiej stronie.

Należy zauważyć, że o wzorze (7.1), Q0 = Q1 = Q2, niezależnie od tego, po której stronie obliczenia przeprowadzone.

Ponadto, w głównym równaniem wymiany ciepła (7,2), okazuje się niezbędną powierzchnię (7.2.1), gdzie k – współczynnikiem przenikania ciepła (z założenia równego 6350 [W / ^m2]), a ΔTsr.log. – oznacza, że różnica temperatur jest obliczana według wzoru (7,3)

? T sr.log. = (2 – 1) / ln (2/1) = 1 / LN2 = 1 / 0,6931 = 1,4428;

F = 84321/6350 * 1,4428 = 9,2 ^m2.

W przypadku, w którym współczynnik wymiany ciepła jest nieznany, obliczenie jest nieco bardziej skomplikowana, płytowy wymiennik ciepła. Wzór (7,4) są uważane liczba Reynoldsa gdzie ρ – Gęstość [kg / ^m3], η – lepkość dynamiczna [n * s / ^m2], v – prędkość czynnika w przewodzie [m / s], d cm – średnica otworu zwilżalny [m].

Z tabeli dążyć żądaną wartość Prandtla [PR] i wzorze (7.5), uzyskamy liczbę Nusselta, gdzie n = 0,4 – ciekłego warunkach ogrzewania, a n = 0,3 – chłodzenie w ciekłych warunkach.

Ponadto, związek o wzorze (7.6) oblicza się współczynnik przenikania ciepła od cieczy chłodzącej do każdej ze ścian, a związek o wzorze (7.7) zakłada się, współczynnik przenikania ciepła, który jest podstawiony we wzorze (7.2.1) w celu obliczenia pola powierzchni wymiany ciepła.

W powyższych wzorach λ – współczynnik przewodnictwa cieplnego, ϭ – grubość ścianki kanału, a1 i α2 – współczynniki wymiany ciepła każdego z przegrodą przenoszenia ciepła.