Obliczanie szybkości transferu ciepła wymiennika ciepła przemysłowego może wydawać się złożonym zadaniem, ale w rzeczywistości jest to dość proste, gdy zrozumiesz podstawy. Jako dostawca przemysłowych wymienników ciepła, poradziłem sobie z różnymi pytaniami na temat tych maszyn. Rozbijmy więc sposób obliczania szybkości transferu ciepła.
Po pierwsze, co to jest wymiennik ciepła? Cóż, jest to urządzenie, które przenosi ciepło między dwoma płynami. Składa się z serii cienkich płyt ułożonych razem, tworząc kanały do przepływu płynów. Płytki te zwiększają powierzchnię dostępną do przenoszenia ciepła, dzięki czemu wymienniki ciepła płyt są wysoce wydajne. Oferujemy różne rodzaje płytowych wymienników ciepła, takich jakWymiennik ciepła płyty morskiejWPodwójna płyta ścienna wymiennik ciepła, IWymienniki ciepła płyty swobodnego. Każdy typ jest przeznaczony do określonych zastosowań, ale podstawowa zasada przenoszenia ciepła pozostaje taka sama.
Teraz przejdźmy do obliczeń. Szybkość transferu ciepła (Q) to ilość przeniesionego ciepła na jednostkę czasu. Zazwyczaj jest mierzony w Watts (W) lub brytyjskich jednostkach termicznych na godzinę (BTU/H). Aby obliczyć szybkość przenoszenia ciepła, używamy następującego wzoru:
Q = u * a * δtlm
Rozbijmy każdą część tej formuły:
U - ogólny współczynnik transferu ciepła
Ogólny współczynnik przenoszenia ciepła (U) reprezentuje, jak dobrze wymiennik ciepła przenosi ciepło. Uwzględnia czynniki, takie jak przewodność cieplna płytek, właściwości płynu i wzorce przepływu. Wartość U zależy od rodzaju wymiennika ciepła, zaangażowanych płynów i warunków pracy.
Na przykład, jeśli używasz wody jako gorących i zimnych płynów w dobrze zaprojektowanym wymienniku ciepła płytowym, wartość U może być w zakresie 1500 - 3500 W/(m² · k). Ale jeśli masz do czynienia z bardziej lepkymi płynami lub wymiennikiem ciepła z shaulowaną powierzchnią, wartość U będzie niższa. Określenie dokładnej wartości U może być trudne i często wymaga testowania lub odniesienia do danych producenta.
A - Obszar transferu ciepła
Obszar transferu ciepła (A) to całkowity powierzchnia płyt, które są w kontakcie z płynami. W wymienniku ciepła płytki płyty są zwykle falowane w celu zwiększenia powierzchni i zwiększenia przenoszenia ciepła. Aby obliczyć obszar transferu ciepła, musisz znać wymiary płyt i liczbę płyt w wymienniku ciepła.
Powiedzmy, że masz talerz o długości (L) 1 metra, szerokość (w) 0,5 metra i masz 20 płyt. Pole powierzchni jednej płyty wynosi A1 = 2 * (L * W) (mnożymy się przez 2, ponieważ obie strony płyty są używane do przenoszenia ciepła). A1 = 2 * (1 * 0,5) = 1 m². Oraz całkowity obszar transferu ciepła A = A1 * Liczba płyt = 1 * 20 = 20 m².
ΔTLM - Średnia różnica temperatury logarytmicznej
Średnia różnica temperatury logarytmicznej (δTLM) jest miarą średniej różnicy temperatury między płynami gorącymi i zimnymi na długości wymiennika ciepła. Jest to obliczane przy użyciu następującej formuły:
ΔTLM = (δT1 - δT2)/LN (δT1/δT2)
gdzie δT1 jest różnicą temperatury między płynami gorącymi i zimnymi na jednym końcu wymiennika ciepła, a δT2 jest różnicą temperatury na drugim końcu.
Załóżmy na przykład, że gorący płyn dostaje się do wymiennika ciepła w 80 ° C i liści w 60 ° C, a zimny płyn wchodzi w 20 ° C i liści w 40 ° C. Na wlocie δT1 = 80 - 20 = 60 ° C, a na wylotu δT2 = 60 - 40 = 20 ° C.
Δtlm = (60–20)/LN (60/20) = (40)/LN (3) ≈40/1,099 ≈ 36,4 ° C
Teraz, gdy obliczyliśmy wszystkie wartości, możemy znaleźć szybkość transferu ciepła. Załóżmy, że u = 2000 W/(m² · k), A = 20 m² i δtlm = 36,4 ° C.
Q = u * a * δtlm
Q = 2000 * 20 * 36,4
Q = 1456000 W lub 1456 kW
Istnieją również inne czynniki, które mogą wpływać na obliczenie szybkości transferu ciepła. Jednym z nich jest zanieczyszczenie. Z czasem depozyty mogą gromadzić się na płytkach wymiennika ciepła, zmniejszając wydajność przenoszenia ciepła. Oznacza to, że rzeczywistą szybkość przenoszenia ciepła będzie niższa niż wartość obliczona. Aby uwzględnić zanieczyszczenie, możesz użyć współczynnika zanieczyszczenia. Współczynnik zanieczyszczenia jest wartością reprezentującą dodatkową odporność na transfer ciepła spowodowany zanieczyszczeniem.
Kolejnym czynnikiem jest szybkość przepływu płynów. Jeśli natężenie przepływu jest zbyt niskie, przenoszenie ciepła będzie mniej wydajne, ponieważ płyny nie będą się poruszać wystarczająco szybko, aby skutecznie przenosić ciepło. Z drugiej strony, jeśli natężenie przepływu jest zbyt wysokie, może wystąpić nadmierny spadek ciśnienia, który może również wpłynąć na wydajność wymiennika ciepła.
W prawdziwych światowych aplikacjach ważne jest, aby wziąć pod uwagę te czynniki i dokonać korekty swoich obliczeń. W tym miejscu pojawia się niezawodny dostawca. Mamy wiedzę, która pomoże Ci wybrać odpowiedni wymiennik ciepła do aplikacji i pomóc w dokładnych obliczeniach szybkości przenoszenia ciepła.
Jeśli jesteś na rynku przemysłowego wymiennika ciepła, niezależnie od tego, czy jest toWymiennik ciepła płyty morskiejWPodwójna płyta ścienna wymiennik ciepła, LubWymienniki ciepła płyty swobodnego, jesteśmy tutaj, aby pomóc. Możemy współpracować z Tobą, aby zrozumieć Twoje konkretne wymagania, dokładnie obliczyć szybkość transferu ciepła i upewnić się, że uzyskasz najlepsze - wykonanie wymiennika ciepła dla Twoich potrzeb. Nie wahaj się skontaktować się z nami, aby uzyskać więcej informacji lub rozpocząć dyskusję na temat zamówień.
Odniesienia
- Incropera, FP, DeWitt, DP, Bergman, TL i Lavine, AS (2007). Podstawy przenoszenia ciepła i masy. Wiley.
- Shah, RK i Sekulic, DP (2003). Podstawy projektowania wymiennika ciepła. Wiley.