Израчунавање измењивача топлоте: пример. Обрачун подручја, снага измењивача топлоте

Обрачун измењивача топлоте сада траје мање од пет минута. Свака организација која се бави производњом и продајом такву опрему обично даје свима свој програм запошљавања. Може се преузети бесплатно са сајта фирме или њихов техничар ће доћи у своју канцеларију и инсталирати га бесплатно. Међутим, као резултат таквих прорачуна је тачна, можемо му веровати, а не бити паметан ако произвођач борећи се у тендеру са конкурентима? Провера електронске калкулатор захтева знање или бар разумевање савремених метода обрачуна топлотне. Хајде да покушамо да средим детаље.

Шта је измењивач топлоте

Пре извођења обрачун размењивача топлоте, сетимо се, и какав такав уређај? Тепломассообменних апарати (ака измењивач топлоте, такође познат као размену топлоте апарат или ТОА) - уређај за пренос топлоте са једног хлађење у другу. У процесу хлађења промене температуре Такође мењају густину и сходно томе, масовно индекси супстанце. Зато се такви процеси називају преноса топлоте и масе.

врсте преноса топлоте

Сада ћемо говорити о типовима преноса топлоте - постоје само три. Зрачење - пренос топлоте зрачењем. Као пример, сећам се сунча на плажи на топлом летњем дану. Па чак и ови измењивача топлоте могу се наћи на тржишту (цев грејача). Међутим, најчешће за грејање куће, собе у стану купујемо нафту или електрично гријање. Ово је пример друге врсте преноса топлоте - конвекције. Цонвецтион је природно, принудно (екстракт, ау кутија треба размењивач) или са механичким погоном (са вентилатором, на пример). Овај други тип је много ефикаснији.

Међутим, најефикаснији метод преноса топлоте - је топлотна проводљивост, или, како га још зову, спровођење (спровођење енглеском -. "Проводљивости"). Сваки инжењер који ће држати топлотне дизајн измењивача топлоте, пре свега размишљамо о томе како да изаберете ефикасну опрему у минимум простора. И успева да се ово постигне је провођењем. Пример за то је најефикаснији до данас ТОА - измењивача топлоте. Плате ТОА по дефиницији - а измењивач који преноси топлоту из хлађења до другом кроз зид их раздвајају. Максимални контактна површина између два медијума заједно са правим одабраним материјалима, и њихових профила плоче дебљине димензије изабране да минимизира хардвер уз очување оригиналне техничке карактеристике потребне у процесу.

типови измењивача топлоте

Пре него што изврши обрачун размењивача топлоте се одређује по врсти. Све ТОА се могу поделити у две велике групе: опоравља и регенеративне измењивача топлоте. Основна разлика између њих је следећи: у ТОА рекуперативан измену топлоте одвија кроз зид одвајао две топлотне медијум за, а долазе у међусобни контакт у две обновљивих медијима, често захтева накнадно мешање и раздвајање у специјалним сепараторима. Регенеративне измењивачи топлоте су подељени у измењивачима топлоте и мешањем са млазницом (стационарне инцидентима или интермедијера). Грубо говорећи, кашика топле воде, ставити у хладно, или чаша топлог чаја, пут хлади у фрижидеру (никада не ради!) - ово је пример таквог мешања тоа. Сипање чај посудицу и хлађења буде тако добијамо пример регенеративног измењивача топлоте са млазницом (тањирима, у овом примеру глуми млазнице улогу), који се први контакт са околним ваздухом и заузима његову температуру, а затим бира део топлоте сипа у њега врелог чаја тражи како медија довела до топлотне режим равнотеже. Међутим, као што смо већ пронашли ефикасније коришћење топлотне проводљивости за пренос топлоте из једног медија у други, дакле, више користи у смислу преноса топлоте (и широкој употреби) Тоа данас - наравно, опоравља.

Тхермал анд струцтурал цалцулатион

Сваки прорачун регенеративног измењивача топлоте може се на основу резултата термалних, хидрауличне и снаге прорачуна. Они су основни, неопходни за пројектовање нове опреме и технике су основа за израчунавање наредне моделе истог типа уређаја линије. Главни задатак термичког прорачуна ТОА је одређивање потребног теплообмен површину за стабилан рад измењивача топлоте и одржавање тражене параметре медиј. Врло често у таквим калкулацијама инжењери дати произвољних вредности карактеристика тежине и величине будуће опреме (материјала, пречника цеви, плоча, димензија, беам геометрије, типу и материјалне Финнинг ет ал.), Међутим након термичке се обично изводи конструктивну измјењивач прорачуна. Уосталом, ако је први корак инжењер сматра неопходним површина за дати пречника цеви, на пример, 60 мм и дужине измењивача топлоте тако постала око шездесет метара, логично је претпоставити транзициони Вишестепене измењивач топлоте или цеви типу снопу, или за повећање пречника цеви.

хидраулични прорачун

Хидрауличне или хидро-механичке и аеродинамичке прорачуни изводе да идентификују и оптимизирати хидраулични (аеродинамички) губитак притиска у измењивачу топлоте, и израчунава потрошњу енергије да их превазиђу. Обрачун било путање, канала или цеви за грејање средњи пролаз суочава људско примарни задатак - да интензивира процес размене топлоте на лицу места. То је једна средња мора да прође, а други је да се што више топлоте на минимум интервалу од њеног тока. Ово често наносите додатни размену топлоте површину у облику ребара површина развијених (за одвајање граничног ламинарни подслој и побољшати турбуленцију протока). Оптимална равнотежа однос у хидрауличним губитака, подручја топлоте размене површини, карактеристикама тежине и величине, као и повученог топлоте излаз је резултат агрегатне термалне, хидрауликом и конструктивном прорачуна ТОА.

провера калкулација

Верификација измењивача топлоте врши се у случају када је неопходно да се постави резерву за напајање било ког размену топлоте површине. Површина резервата за различитих разлога и у различитим ситуацијама, ако то захтевају пројектним задатком, ако произвођач одлучи да додатни маржа бити сигуран да ће ова топлота бити пуштен на режима, и да минимизира грешке у прорачунима. У неким случајевима, резервације су обавезне заокруживање димензијама резултате у другим (испаривача, економајзери) у прорачун капацитета измењивача топлоте посебно уводи маргине површину на компресора контаминацију уља присутна у расхладном кругу. Да, и лош квалитет воде морају се узети у обзир. Након неког времена, несметан рад измењивача топлоте, посебно на високим температурама, олош слегне на површини размене топлоте уређаја, смањујући коефицијент пролаза топлоте, и неизбежно доводи до смањења паразитских топлоте полетања. Стога надлежни инжењер, прорачун топлоте "вода-вода", посебну пажњу посвећује додатне резерве размену топлоте површине. Провера обрачун и троше како би се види како опрема изабран ће радити и на другим, секундарним режимима. На пример, у централним клима уређајима (инсталације клима-напајање) грејача за прво и друго грејања који се користи у хладне сезоне, и често подразумевају лета за хлађење третираног ваздуха храњења хладну воду у цеви измењивача ваздуха топлоте. Како ће функционисати и какве ће дати параметре за евалуацију обрачун спан.

истраживања процене

калкулације Ресеарцх ТОА спроведена на основу резултата термалног обрачуна и верификације. Они су неопходни, као по правилу, да најновије измене у структури пројектованог уређаја. Они такође обавља за корекцију било једначине су постављени у моделу обрачуна спроводи ТОА добијеног емпиријски (на експерименталним подацима). Обављање истраживања подразумева обрачун десетина а понекад стотина прорачуна по посебном плану, развијају и примењују у производњи према математичке теорије дизајна експеримената. Према резултатима откривају утицај различитих услова и физичких величина основу индикатора перформанси тоа.

друге калкулације

Обрачун размењивача топлоте простора, не заборави отпора материјала. Стренгтх прорачуни ТОА укључују проверу пројектовани јединицу за напон, торзионо приврженост законом дозвољених радних момената за детаље и чворова будућности измењивача топлоте. Уз минималне димензије производа треба да буде јака, стабилна и обезбедити безбедан рад у разним, чак и највише напорне услове.

Динамичка Обрачун се врши да утврди различите карактеристике размењивача топлоте на варијабилне режимима рада.

Врсте измењивач топлоте дизајна

Рекуперативан ТОА дизајна може се поделити у довољно великом броју група. Највише познати и нашироко коришћени - а измењивач топлоте, ваздух (Ребраста цев), Схелл и цеви Топлообменници "цев у цеви", споља и-плоча, и друге. Постоји више високо специјализованих и егзотичних типова, нпр спирал (кохлеа-измењивачке) или стругач, које раде са вискозне или не-Њутнове течности, и многим другим врстама.

Измењивач топлоте "цев у цеви"

Размислите најједноставнији обрачун размењивача "цев у цеви" топлоте. Структурно, ова врста ТОА је максимално поједностављена. Током покренути апарат унутрашње цеви, обично топле течности за пренос топлоте за смањење губитака, а у кућиште или у спољашњој цеви, расхладне течности за хлађење вожњу. Енгинеер Таск у овом случају своди на одређивање дужине измењивача топлоте на основу рачуна теплообмен површине и претходно утврђених пречника.

Вреди додајући да у термодинамике уводи концепт идеалног измењивача топлоте, која је од бесконачног јединице дужине, где хлађење раде у шалтеру, а између потпуности довео до разлике у температури. Дизајн "цев у цеви" најближи испуњава ове услове. И ако се покреће супротног течности за пренос топлоте, то ће бити такозвани "контра-прави" (за разлику од унакрсног као у плоче ТОА). Температура Притисак најефикасније активира када организацију саобраћаја. Међутим, извођење "цев у цеви" обрачун измењивача топлоте треба бити реалан и да не заборави на логистичког компоненти, као и једноставност инсталације. еврофури дужина - 13,5 м, а нису сви технички услови прилагођени мини и монтажа опреме такве дужине.

Схелл и измењивача топлоте цеви

Стога је део обрачуна таквог уређаја глатко тече у обрачун љуске и цеви измењивача топлоте. Овај апарат, где цев пакет у једном случају (кућишта), испере са различитим расхладним, зависно од опреме дестинације. У кондензатори, на пример, раде у расхладним јакну и вода - у туби. Уз овај метод саобраћаја окружења лакше и ефикасније да контролише рад уређаја. У испаривача, обратно, расхладно кључа у цевима и они су испрани охлађеним течности (вода, сланих, гликоли, итд). Стога, у обрачун цев измењивач топлоте своди да минимизира величину опреме. Играње са пречником кућишта, пречника и броја и дужине унутрашњег цеви апарата инжењера улази у израчунатог на размену топлоте површине.

аир измењивачи топлоте

Један од најчешћих од измењивача топлоте далеко - Ребрас измењивача топлоте цеви. Они су позвали спирале. Гдје су само подешава у распону од фанцоилс (од енглеског. Фан + калем, тј "фан" + "цоил") у унутрашњим блоковима сплит система до џиновске димних гасова рекуператором (избор топлоте из врућег димног гаса и трансфер то за грејање) у котловима у ЦХП. Зато обрачун измењивача намотаја зависи од примене, где се топлота иде у рад. Индустријски вентилатори (ВОПи) инсталиране у коморама шок-смрзнуто месо, у замрзивача на ниским температурама и другим објектима хлађења хране, захтевају одређене структурне карактеристике у свом дизајну. Удаљеност између ламела (фин) треба да се оптимизира да се повећа време непрекидног рада између одлеђивачем циклуса. Вапоризерс за ДЦС (дата центра), напротив, омогућава компактан стезања мезхламелние удаљеност на минимум. Такви измењивачи топлоте раде у "чистом зони", окружен финим филтер (до ХЕПА разреда), међутим, ова калкулација врши из цевастог измењивача топлоте са нагласком на минимизирање укупне димензије.

плате хеат екцхангерс

Тренутно стабилна потражња за размењиваче плоча топлоте. Према његовом конструктивном дизајну, они су потпуно Растављиви и полу-заварени, и меднопаианими никелпаианими, заварени и лемљени метод дифузије (без лемљење). Термална дизајн плочастог размењивача топлоте је довољно флексибилан и није нарочито тешко инжењера. Процес селекције може да репродукује типа плоче, дубоких канала формирају, фин тип, дебљине челика, различитих материјала и, што је најважније - много стандардних модела величина уређаја различитих величина. Такве измењиваче топлоте су ниске и широк (за парно грејање воде) или високих и уских (измењивачи топлоте одвајање климатизацију). Они се често користе, а материјал са фазни прелаз, односно као кондензатора, испаривача, парне хладњака, предконденсаторов итд. Д. Извршити топлотни дизајн топлоте која ради на бифазном образац, мало јаче од измењивача топлоте на "течно-течно", али за искусни инжењер овај проблем је решив и није нарочито тешко. Да би се олакшало ове калкулације савремене инжењерске дизајнери користе компјутерску базу података, где можете пронаћи много потребних информација, укључујући и фазни дијаграм било које расхладног у било ком режиму Стреак, на пример, програм ЦоолПацк.

Пример обрачуна екцхангер

Основна сврха прорачуна је прорачун неопходне размене топлоте површину. Топлоте (хлађење) снага је обично наведено у задатку, али у нашем примеру ћемо израчунати и њу, за, рецимо, чек од спецификације захтева. Понекад се такође дешава да се оригинални подаци могу увући грешку. Један од задатака надлежног инжењера - ова грешка да пронађе и поправи. Као примјер, изврши обрачун измењивач топлоте од "течног - течношћу". Нека то буде сепаратор коло (притисак прекидача) у високоградње. Да би се ослободио притисак на опреми, изградња небодера врло често користи овај приступ. На једној страни измењивача топлоте има воду на улазу Твх1 = 14 ᵒС и излазак Твих1 = 9 ᵒС, а проток Г1 = 14 500 кг / х, а на другој - такође вода али овде са следећим параметрима: Твх2 = 8 ᵒС, Твих2 ᵒС = 12, Г2 = 18 125 кг / х.

Неопходан снага (К0) израчунати термички биланс формулу (види слику горе, формулу 7.1 ..), где Цп - специфични топлотни капацитет (табела вредности). Ради једноставности прорачуна Ове вредности узимају вод капацитета ЕОТ = 4.187 [кЈ / кг * ᵒС]. Ми сматрамо:

К1 = 14 500 * (14 - 9) * 4.187 = 303557.5 [кЈ / х] = В = 84,3 84321.53 кВ - на првој страни и

К2 = 18 125 * (12 - 8) * 4.187 = 303557.5 [кЈ / х] = В = 84,3 84321.53 кВ - на другој страни.

Имајте на уму да, према формули (7.1), К0 = К1 = К2, без обзира са које стране обрачуна извршена.

Даље, у једначини главном пренос топлоте (7.2), налазимо потребне површину (7.2.1), где к - коефицијент пролаза топлоте (претпоставља једнако 6350 [В / ^м2]) и ΔТср.лог. - средња разлика температуре, израчунава се формулом (7.3):

? Т. ср.лог. = (2 - 1) / лн (2/1) = 1 / ЛН2 = 1 / 0.6931 = 1.4428;

Ф ис = 84321/6350 * 1.4428 = 9,2 м ^2.

У случају када је коефицијент пролаза топлоте непознат, рачуница је мало компликованије размењивач топлоте. Формула (7.4) се сматрају Реинолдс нумбер где ρ - густина [кг / ^м3], η - динамичка вискозност, [Н * С / м ^{2], в -} брзина медијума у каналу [м / с], д цм - влажни prečnik отвора [м].

Из табеле желимо жељену вредност Прандтл [Пр], и формулу (7.5), добијамо Нусселт број, где је н = 0,4 - течну услови грејања, и н = 0,3 - хлађење течним условима.

Даље, формула (7.6) се израчунава коефицијент пролаза топлоте од хлађење сваком зиду и формула (7.7) претпоставља се коефицијент пролаза топлоте, која је супституисана у формули () 7.2.1 за израчунавање девизног површине топлоте.

У горњим формулама, λ - топлотни коефицијент проводљивости, ϭ - дебљина зида канала, а1 и α2 - пренос топлоте коефицијената сваког зида пренос топлоте.