Berekkening fan 'e waarmte Exchanger: it foarbyld. Berekkening fan it gebiet, de macht fan 'e waarmte Exchanger

Berekkening fan de waarmte Exchanger no duorret minder as fiif minuten. Eltse organisaasje dy't produsearret en ferkeapet sa'n apparatuer meastal jout elkenien harren eigen werving programma. It kin ynladen fergees út it bedriuw website of harren technikus sil komme nei dyn kantoar en ynstallearre se it fergees. Lykwols, as gefolch fan sokke berekkenings goed is, kinne wy betrouwe him en net tûk as de fabrikant troch fjochtsjen yn de oanbesteging mei syn konkurrinten? Kontrolearjen elektroanyske calculator freget om kennis of op syn minst it begryp fan moderne metoaden fan berekkening fan waarmte exchangers. Lit ús besykje te sortearjen út de details.

Wat is in waarmte Exchanger

Foardat it útfieren fan de berekkening fan 'e waarmte Exchanger, lit ús ûnthâlden, en wat soarte fan sa'n apparaat? Teplomassoobmennyh apparaat (aka waarmte Exchanger, ek bekend as waarmte útwikseling apparatus of TOA) - in apparaat foar oerdracht fan waarmte fan de iene coolant nei in oare. Yn it proses fan de coolant temperatuer feroaret ek feroarje harren tichtens en, neffens, massa Indices stoffen. Dat is wêrom sokke prosessen wurde oantsjut as waarmte en massa oerdracht.

soarten waarmte oerdracht

No litte wy prate oer de waarmte oerdracht typen - der binne mar trije. Strieling - oerdracht fan waarmte troch strieling. As foarbyld, wy kinne bring de sunbathing op it strân op in waarme simmerdei. En ek dizze waarmte exchangers is te finen yn 'e merk (tube lucht kachels). Dochs is it grutste faak foar thús ferwaarming, keamers yn it appartemint we keapje oalje of elektryske ferwaarming. Dit is in foarbyld fan in oar soarte fan waarmte oerdracht - convection. Convection is natuerlike, ûnwillekeurich (extract, en yn de doaze moatte Exchanger) of mei in meganyske ride (mei in fan, bygelyks). Dy lêste type is folle effektiver.

Lykwols, de meast effektive metoade fan waarmte oerdracht - is de termyske conductivity, of, sa't it hjit, conduction (conduction fan Ingelske -. "Conductivity"). Eltse yngenieur dy't giet te hâlden de termyske ûntwerp fan 'e waarmte Exchanger, earst fan alle tinke oer hoe om te kiezen effisjint apparatuer yn in minimum fan romte. En it slagget om te berikken dat is troch conduction. In foarbyld hjirfan is it meast effektyf om date TOA - plate waarmte exchangers. Plate TOA by definysje - een waarmte Exchanger dy't oerstappen waarmte út de coolant nei in oar men troch in muorre skieden se. De maksimale mooglik kontakt gebiet tusken de twa mediums tegearre mei wiere selektearre materialen, en harren profyl platen dikte diminsjes selektearre foar minimalisearje hardware wylst behâld fan it oarspronklike technyske eigenskippen nedich yn it proses.

soarten waarmte exchangers

Foardat jo fiere de berekkening fan 'e waarmte Exchanger wurde bepaald troch syn soarte. Alle TOA kinne ûnderferdield wurde yn twa grutte groepen: recuperative en regenerative waarmte exchangers. It wichtichste ferskil therebetween is lykas folget: yn de TOA recuperative waarmte útwikseling fynt plak troch de muorre skieden de twa waarmte medium, en kom yn kontakt mei elkoar yn twa regenerative media, faak easkjen lettere mjuks en ôfskieding yn bysûndere separators. Regenerative waarmte exchangers wurde ûnderferdield yn waarmte exchangers en it mingen mei in mûlestik (Stationary ynsidint of tuskenlizzende). Rûchwei, in ammerke mei hyt wetter, sette yn 'e kjeld, of in glês waarme tee, sette kuolle yn de kuolkast (nea net dwaan!) - dat is in foarbyld fan sokke mingde TOA. In gieten tee pantsje en koeling it him dus wy krije in foarbyld fan in regenerative waarmte Exchanger mei it mûlestik (pantsje, yn dit foarbyld spilet it mûlestik diel), dy't earst kontakt mei de ambient loft en nimt syn temperatuer, en dan selektearret it part fan 'e waarmte fan geat yn it fan hite tea sykjend beide media liede ta termyske lykwicht modus. Mar, sa't wy hawwe al fûn effisjinter brûken fan de termyske conductivity te oerdrage waarmte fan de iene medium ta de oare, dêrom, mear brûkber kwa waarmte oerdracht (en soad brûkt) TOA hjoed - fansels, recuperative.

Thermische en strukturele berekkening

Eltse berekkening fan de regenerative waarmte Exchanger kin makke wurde op basis fan de resultaten fan de termyske, hydraulic en sterkte berekkeningen. Se binne fûneminteel, ûnmisber foar it ûntwerp fan de nije apparatuer en techniken binne de basis foar it berekkenjen fan de lettere modellen fan itselde soarte fan apparaten line. De wichtichste taak fan de termyske TOA berekkening is om te bepalen fan it ferplichte waarmte útwikseling surface gebiet foar stabile wurking fan 'e waarmte Exchanger en ûnderhâlden fan de fereaske parameters fan de media outlet. Hiel faak yn sokke berekkeningen yngenieurs wurde jûn willekeurige wearden fan gewicht en grutte skaaimerken fan takomstige apparatuer (materiaal, diameter buizen, platen, ôfmjittings, beam mjitkunde, type en materiaal finning et al.), Lykwols nei waarmte wurdt typysk útfierd opbouwende berekkening Exchanger. Ommers, as de earste stap yngenieur nedich achte oerflak gebiet foar in opjûn diameter piip, bygelyks, 60 mm, en de lingte fan 'e waarmte Exchanger dus draaide likernôch sechtich meter, it is logysk om oannimme oergong multistage waarmte Exchanger of nei de buis bondel type, of te fergrutsjen de diameter fan de buizen.

Hydraulic berekkening

Hydraulic of hydro-meganyske en aerodynamyske berekkeningen útfierd te identifisearjen en optimalisearjen hydraulysk (aerodynamyske) druk ferlies yn 'e waarmte Exchanger, en te berekkenjen it enerzjyferbrûk te oerwinnen se. Berekkening fan in paad, kanaal of piip foar de ferwaarming medium trochfeart konfrontearret minsklik primêre taak - te yntinsivearje de waarmte útwikseling proses op de site. Dat is, it iene medium moat foarby, en de oare is om safolle waarmte by in minimum tuskenskoft fan har fansels. Dit faak jilde ekstra waarmte útwikseling oerflak yn 'e foarm fan fin oerflakken ûntwikkele (foar ôfskieding fan de grins laminar sublayer en fersterkje flow turbulence). Optimale balâns relaasje yn hydraulyske ferliezen, de gebieten fan de waarmte útwikseling oerflak, it gewicht en de omfang skaaimerken, en de ynlutsen waarmte útfier is it gefolch fan 'e aggregaat termyske, hydraulysk en konstruktive TOA berekkening.

kontrolearje berekkening

Ferifikaasje fan de waarmte Exchanger wurdt útfierd yn it gefal dêr't is it nedich om te lei in macht reserve fan in waarmte útwikseling surface gebiet. It oerflak fan de reserve foar ferskillende redenen en yn ferskillende situaasjes, as sa nedich troch de betingsten fan referinsje, as de fabrikant beslút om in ekstra marzje te wêzen krekt wis dat dy waarmte sil wurde útbrocht op it rezjym, en te beheinen flaters yn berekkenings. Yn guon gefallen, reservearjen binne nedich foar Rounding strukturele diminsjes resultaten yn oare (evaporators, economizers) yn de berekkening fan de kapasiteit fan de waarmte Exchanger wurdt spesjaal yntrodusearre marzje oerflak op it compressor oalje fersmoarging oanwêzich yn de Distributeur sirkwy. Ja, en minne wetter kwaliteit moat rekken hâlden wurde. Nei in skoftke, de goede wurking fan it waarmte exchangers, benammen by hege temperatueren, it skom setting oan it oerflak fan 'e waarmte útwikseling apparaat, it tebekkringen fan de warmte oerdracht koëffisjint, en ûnûntkomber liedend ta in ferleging fan parasitêr waarmte opstigen. Dêrom befoege yngenieur, in berekkening fan 'e waarmte Exchanger "water-water", besteget spesjaal omtinken foar de ekstra reserve fan waarmte útwikseling oerflak. Kontrolearje berekkening en útjaan om te sjen hoe't de apparatuer keazen sille wurkje oan oare, fuortset stannen. Bygelyks, yn it sintrale loft conditioners (air-levering ynstallaasjes) Kachels foar earste en twadde ferwaarming brûkt yn 'e kâlde seizoen, en faak belûke de simmer foar de koeling oanbod lucht feeding kâld wetter yn' e loft waarmte Exchanger buis. Hoe sille se funksjonearje en wat sil de parameters oan beoardielingsynstruminten foar it span berekkenjen.

ûndersyk rûzings

Undersyk TOA berekkeningen útfierd op basis fan de resultaten fan de termyske berekkening en ferifikaasje. Se binne nedich, as in regel, om de nijste amendeminten oan 'e struktuer fan' e ûntwurpen apparaat. Se ek útfierd te ferbetterjen gjin fergelikingen wurde lein yn de berekkening model ymplemintearre TOA verkregen empirically (foar eksperimintele gegevens). Performing ûndersyk giet it om in berekkening fan tsientallen en soms hûnderten berekkenings troch in spesjale plan, ûntwikkele en útfierd yn de produksje neffens de wiskundige teory fan design fan eksperiminten. Neffens de resultaten ferriede de ynfloed fan de ferskillende betingsten en fysike hoeveelheden op prestaasje oantsjutters TOA.

oare berekkeningen

De berekkening fan de waarmte Exchanger gebiet, net te ferjitten oer it ferset fan de materialen. Strength berekkeningen TOA ûnder oaren kontrolearjen fan de projektearre ienheid foar spanning, torsional taheaksel oan de maksimum tastiene wurkje mominten oan detail en de knopen fan 'e takomst fan' e waarmte Exchanger. Mei sa min mooglik ôfmjittings fan it produkt moat wêze sterk, stabile en soargje foar de feilige operaasje yn ferskate, sels de meast ynspannend omstannichheden.

Dynamyske berekkening wurdt útfierd om fêst te stellen ferskate skaaimerken fan waarmte Exchanger op feroarlike operaasje stannen.

Soarten waarmte Exchanger design

Recuperative TOA yn design kin ûnderferdield wurde yn in foldwaande grut oantal groepen. De meast bekende en meast brûkt - in plaat waarmte Exchanger, lucht (finned tube), skyl en buis waarmte exchangers "pipe yn piip", shell-en-plaat, en oaren. Der binne mear sterk spesjalisearre en eksoatyske typen, bgl, spiraal (cochlea-Exchanger) of de scraper, dy't wurkje mei taaie of net-Newtonian Fluids, en in protte oare typen.

Heat Exchanger "buis yn buis"

Tink oan it simpelste berekkening fan 'e waarmte Exchanger "buis yn buis". Struktureel, dit soarte fan TOA wurdt maksimaal ferienfâldige. Tidens opstarten it binnenste buis apparaat, meastal hot warmte oerdracht fluid foar minimalisearje ferliezen, en yn de wentebou of yn 'e bûtenste buis, de coolant cooling run. Yngenieur Taak yn dit gefal fermindert nei it fêststellen fan 'e lingte fan' e waarmte Exchanger oan 'e basis fan' e berekkene waarmte útwikseling oerflak gebiet en foarbeskaaide diameters.

It is de muoite wurdich te foegjen dat yn termodynamika yntrodusearret it konsept fan in ideaal waarmte Exchanger, dat is fan ûneinige lingte ienheid, dêr't coolants wurkje yn teller, en tusken folslein aktivearre temperatuer ferskil. It ûntwerp "pipe yn piip" tichtste foldocht oan dizze easken. En as rinne countercurrent warmte oerdracht Fluids, dan sil de saneamde "counter-echte" (yn tsjinstelling ta cross-lykas in plate TOA). Temperatuer druk meast effektyf aktivearre as der in ferkear organisaasje. Lykwols, performing in "pipe yn piip" berekkening fan 'e waarmte Exchanger moat wêze realistysk en net te ferjitten oer de logistyk komponint, likegoed as it gemak fan de ynstallaasje. evrofury lingte - 13,5 m, en net alle technyske fasiliteiten oanpast te skid en ynstallaasje fan apparatuer sa'n lingte.

Shell en tube waarmte exchangers

Dêrom, it is part fan de berekkening fan sa'n apparaat soepel mûnet út yn de berekkening fan 'e skyl en buis waarmte Exchanger. Dit apparaat, wêrby't de buis bondel is yn ien gefal (casing), wosken troch ferskate coolants, ôfhinklik fan 'e bestimming apparatuer. Yn capacitors, bygelyks, rinne yn 'e refrigerant jas, en wetter - yn in buis. Mei dizze metoade fan ferkear omjouwings makliker en effisjinter te bestjoeren de wurking fan it tastel. Yn de evaporators, oarsom, de refrigerant swolmen yn de buizen en se binne wosken mei kuolle vloeistof (wetter, brines, glycols, ensfh). Dêrom, de berekkening-tube heat Exchanger wurdt werombrocht nei beheinen de apparatuer grutte. Boartsjen mei de diameter fan 'e casing, de diameter en it oantal en de lingte fan' e binnenste liedings apparatus yngenieur komt it troch him berekkene wearde fan waarmte útwikseling oerflak gebiet.

lucht waarmte exchangers

Ien fan de meast foarkommende fierwei waarmte exchangers - een finned buis waarmte exchangers. Se binne neamd Coils. Dêr't se net allinnich oanpast fariearjend fan fancoils (út it Ingelsk. Fan + spoel, i.e., "fan" + "coil") yn ynterne blokken splitst systemen oan giant flue gas recuperator (seleksje fan waarmte út de hite flue gas en oerdracht it foar ferwaarming) yn tsjettels by PE. Dat is wêrom't de berekkening fan 'e spoel Exchanger ôfhinklik fan de applikaasje, dêr't de waarmte giet yn gebrûk nommen. Industrial lucht Coolers (VOPy) ynstallearre yn 'e keamers shock-beferzen fleis, yn Freezers by lege temperatueren en oare foarwerpen fan it iten Distributeur nedich bepaalde strukturele funksjes yn har ûntwerp. Ôfstân tusken lamella (fin) moatte wurde maksimalisearre te fergrutsjen de tiid fan de trochgeande operaasje tusken defrost fytst. Vaporizers for DCS (data sintrum), krekt oarsom, makket mooglik in kompakter clamping mezhlamelnye ôfstân ta in minimum. Sokke waarmte exchangers binne opereare yn de "suver sône", omjûn troch in boete filter (oant HEPA graad), lykwols, dizze berekkening wurdt útfierd fan 'e tubular waarmte Exchanger mei in klam op ferlytse de algemiene diminsjes.

plate waarmte exchangers

Stuit stabile fraach nei plate waarmte exchangers. Neffens syn opbouwende design, se binne folslein gasketed en semi-laske, en mednopayanymi nikelpayanymi, laske en brazed caprice metoade (sûnder solder). Termyske ûntwerp fan de plaat waarmte Exchanger is foldwaande fleksibel en net bysûnder dreech ta yngenieur. De seleksje proses kin spylje type platen, djippe kanalen foarmje, fin type, stiel dikte, ferskillende materialen en, vooral - protte standert grutte modellen fan apparaten fan ferskillende ôfmjittings. Sokke waarmte exchangers binne leech en breed (foar de stoom ferwaarming fan wetter) of heech en smel (ôfskieding waarmte exchangers foar air-conditioning systemen). Se wurde faak brûkt, en in medium mei in fase oergong, bygelyks as condensers, evaporators, steam coolers, predkondensatorov ensafuorthinne. D. útfiere termyske ûntwerp fan waarmte Exchanger-bestjoeringssysteem op in biphasic patroan, in bytsje hurder as de waarmte Exchanger fan 'e "floeiber-liquid", mar foar betûfte yngenieur dit probleem is hiele drege en net bysûnder dreech. Te fasilitearjen dizze berekkeningen moderne engineering ontwerpers brûke kompjûter databank, wêr kinne jo fine in soad nedich ynformaasje, wêrûnder de faze diagram fan in refrigerant yn elts streak modus, bygelyks, in programma CoolPack.

Berekkening Foarbyld Exchanger

It wichtichste doel fan de berekkening is in berekkening fan it needsaaklike waarmte útwikseling surface gebiet. Heat (Distributeur) macht wurdt meastal oantsjutte yn 'e termen fan referinsjepunt, mar yn ús foarbyld wy sille berekkenje en har, foar, sis, in cheque fan' e easken spesifikaasje. Soms is it ek bart dat de oarspronklike gegevens kinne creep flater. Ien fan de taken fan in befoege yngenieur - dizze flater te finen en lossen. As foarbyld, útfiere berekkening plaat waarmte Exchanger fan 'e "floeiber - liquid". Lit it wêze in separator circuit (druk breaker) yn heechbou gebou. Om te ûntlêsten de druk op de apparatuer, de bou fan wolkekliuwers hiel faak brûkt dizze oanpak. Oan de iene kant fan 'e waarmte Exchanger hawwe wetter by de yngong Tvh1 = 14 ᵒS en útgong Tvyh1 = 9 ᵒS, en in stream rate G1 = 14 500 kg / h, en oan' e oare - is ek wetter, mar hjir mei de neikommende parameters: Tvh2 = 8 ᵒS, Tvyh2 ᵒS = 12, G2 = 18 125 kg / h.

Needsaaklike macht (Q0) berekkent de termyske lykwicht formule (sjoch de figuer boppe, de formule 7.1 ..), Wêr Cp - spesifike termyske kapasiteit (tabel value). Foar ienfâld fan berekkenings Dy wearden nimme de waarmte kapasiteit stikjes = 4,187 [kJ / kg * ᵒS]. Wy beskôgje:

Q1 = 14 500 * (14 - 9) * 4,187 = 303557,5 [kJ / h] = W = 84.3 84321.53 kW - oan de earste kant en

Q2 = 18 125 * (12 - 8) * 4,187 = 303557,5 [kJ / h] = W = 84.3 84321.53 kW - op de twadde kant.

Tink derom dat, neffens formule (7.1), Q0 = Q1 = Q2, ûnôfhinklik fan hokker kant fan de berekkening útfierd.

Fierder, yn 'e wichtichste warmte oerdracht fergeliking (7.2), fine wy de nedige oerflak gebiet (7.2.1), dêr't k - waarmte oerdracht koëffisjint (oannommen gelyk oan 6350 [W / ^m2]), en ΔTsr.log. - mean-temperatuer ferskil, wurdt berekkene troch formula (7.3):

? T sr.log. = (2 - 1) / ln (2/1) = 1 / ln2 = 1 / 0.6931 = 1.4428;

F is = 84321/6350 * 1.4428 = 9,2 m ^2.

Yn it gefal dêr't de waarmte oerdracht koëffisjint is ûnbekend, de berekkening is wat mear yngewikkelde plaat waarmte Exchanger. Formula (7.4) wurde beskôge Reynolds nûmer dêr't ρ - Befolkingstichtens [kg / ^m3], η - dynamyske viscosity, [N * s / m ^2], v - Velocity fan it medium yn de duct [m / s], d sm - wettable bore diameter [m].

Ut 'e tafel dy Geast sykje wy de fereaske wearde Prandtl [Pr], en de formule (7.5), wy krije de Nusselt nûmer, wêr n = 0,4 - in floeistof ferwaarming betingsten, en n = 0,3 - koeling yn floeibere omstannichheden.

Fierder, de formule (7.6) wurdt berekkene waarmte oerdracht koëffisjint fan de coolant oan elke muorre, en de formule (7.7) wurdt oannommen waarmte oerdracht koëffisjint, dat wurdt wiksele yn 'e formule (7.2.1) te berekkenjen fan de waarmte útwikseling oerflak.

Yn de boppesteande formules, λ - termyske conduction koëffisjint, ϭ - de dikte fan it kanaal muorre, α1 en α2 - waarmte oerdracht coefficients fan elk fan 'e waarmte oerdracht muorre.