Pengiraan penukar haba: contoh. Pengiraan kawasan itu, kuasa penukar haba

Pengiraan penukar haba sekarang mengambil masa kurang daripada lima minit. Mana-mana organisasi yang menghasilkan dan menjual peralatan itu biasanya memberikan semua orang program pengambilan mereka sendiri. Ia boleh dimuat turun secara percuma dari laman web syarikat atau juruteknik mereka akan datang ke pejabat anda dan memasangnya secara percuma. Walau bagaimanapun, hasil daripada pengiraan itu adalah betul, kami boleh mempercayai beliau dan tidak pandai jika pengilang dengan berjuang dalam tender dengan pesaingnya? Semakan kalkulator elektronik memerlukan pengetahuan atau sekurang-kurangnya pemahaman kaedah moden pengiraan penukar haba. Mari kita cuba untuk menyelesaikan butiran.

Apakah yang dimaksudkan dengan penukar haba

Sebelum melaksanakan pengiraan penukar haba, marilah kita ingat, dan apa jenis peralatan tersebut? Teplomassoobmennyh radas (aka penukar haba, juga dikenali sebagai alat pertukaran haba atau TOA) - alat untuk pemindahan haba dari satu penyejuk yang lain. Dalam proses itu penyejuk perubahan suhu juga berubah kepadatan mereka dan, dengan itu, jisim indeks bahan. Itulah sebabnya proses seperti dirujuk sebagai haba dan pemindahan jisim.

jenis pemindahan haba

Sekarang mari kita bercakap tentang jenis pemindahan haba - terdapat hanya tiga. Sinaran - pemindahan haba oleh radiasi. Sebagai contoh, kita boleh ingat berjemur di pantai pada hari musim panas yang panas. Dan walaupun ini penukar haba boleh didapati di pasaran (tiub udara pemanas). Walau bagaimanapun, biasanya kerana pemanasan rumah, bilik dalam apartmen kita membeli minyak atau pemanas elektrik. Ini adalah contoh satu lagi jenis pemindahan haba - perolakan. Perolakan adalah semula jadi, tidak sukarela (ekstrak, dan dalam kotak yang perlu penukar) atau dengan memandu mekanikal (dengan kipas angin, contohnya). Jenis kedua adalah lebih berkesan.

Walau bagaimanapun, kaedah yang paling berkesan untuk pemindahan haba - adalah keberaliran haba, atau, kerana ia dipanggil, pengaliran (pengaliran Bahasa Inggeris -. "Kekonduksian"). Mana-mana jurutera yang akan mengadakan reka bentuk haba penukar haba, pertama sekali berfikir tentang bagaimana untuk memilih peralatan cekap dalam sekurang-kurangnya ruang. Dan ia berjaya mencapai matlamat ini adalah dengan pengaliran. Contoh ini adalah yang paling berkesan setakat TOA - penukar haba plat. Plat TOA mengikut definisi - penukar haba yang memindahkan haba dari bahan pendingin untuk satu sama lain melalui dinding yang memisahkan mereka. Kawasan sentuhan mungkin maksimum antara dua medium yang bersama-sama dengan bahan-bahan yang dipilih benar, dan plat profil mereka dimensi ketebalan dipilih untuk mengurangkan perkakasan samping memelihara ciri-ciri teknikal asal diperlukan dalam proses.

jenis penukar haba

Sebelum anda menjalankan pengiraan penukar haba ditentukan dengan jenisnya. Semua TOA boleh dibahagikan kepada dua kumpulan utama: penukar haba yg berhubung dgn penyembuhan dan pertumbuhan semula. Perbezaan therebetween utama adalah seperti berikut: dalam TOA pertukaran haba yg berhubung dgn penyembuhan berlaku melalui dinding yang memisahkan sederhana dua haba, dan bersentuhan antara satu sama lain dalam dua media regeneratif, sering memerlukan pencampuran berikutnya dan pemisahan dalam pemisah istimewa. penukar haba regeneratif dibahagikan kepada penukar haba dan mencampurkan dengan muncung (kejadian bergerak atau perantaraan). Kira-kira bercakap, baldi air panas, meletakkan dalam kesejukan, atau segelas teh panas, meletakkan disejukkan di dalam peti sejuk (tidak pernah tidak melakukan!) - ini adalah satu contoh TOA pencampuran tersebut. A mencurah piring teh dan penyejukan ia supaya kita mendapatkan contoh penukar haba regeneratif dengan muncung (piring, dalam contoh ini memainkan peranan muncung), yang pertama dihubungi dengan udara ambien dan mengambil suhu, dan kemudiannya memilih sebahagian daripada haba dicurahkan ke dalamnya teh panas mencari kedua-dua membawa media ke mod keseimbangan terma. Walau bagaimanapun, seperti yang kita telah menemui penggunaan yang lebih cekap kekonduksian haba untuk memindahkan haba dari satu medium yang lain, oleh itu, lebih berguna dari segi pemindahan haba (dan banyak digunakan) TOA hari ini - sudah tentu, yg berhubung dgn penyembuhan.

banyak haba dan struktur

Apa-apa pengiraan penukar haba penjanaan semula boleh dibuat berdasarkan keputusan haba, pengiraan hidraulik dan kekuatan. Mereka adalah asas, amat diperlukan untuk reka bentuk peralatan baru dan teknik adalah asas untuk mengira model berikutnya dari jenis yang sama peranti garis. Tugas utama banyak TOA haba adalah untuk menentukan haba kawasan permukaan pertukaran yang diperlukan untuk operasi yang stabil penukar haba dan mengekalkan parameter yang diperlukan outlet media. Selalunya dalam pengiraan seperti jurutera diberi nilai sewenang-wenangnya berat dan saiz Ciri-ciri peralatan masa depan (bahan, tiub diameter, pinggan, dimensi, rasuk geometri, jenis dan bahan siripnya et al.), Namun selepas haba biasanya dijalankan penukar banyak membina. Lagipun, jika jurutera langkah pertama dianggap kawasan permukaan yang diperlukan untuk paip diameter tertentu, sebagai contoh, 60 mm, dan panjang penukar haba dengan itu berpaling enam puluh meter, ia adalah logik untuk menganggap peralihan penukar haba berbilang atau tiub jenis bundle, atau untuk meningkatkan diameter tiub.

pengiraan hidraulik

pengiraan hidraulik atau hidro mekanikal dan aerodinamik dilakukan untuk mengenal pasti dan mengoptimumkan hidraulik (aerodinamik) kehilangan tekanan dalam penukar haba, dan untuk mengira penggunaan tenaga untuk mengatasinya. Pengiraan mana-mana jalan, saluran atau paip untuk laluan Pemanas sederhana menghadapi tugas utama manusia - untuk menggiatkan proses pertukaran haba pada laman web ini. Iaitu, satu medium mesti lulus, dan yang lain untuk mendapatkan sebanyak haba pada selang minimum kursus. Ini sering memohon tambahan permukaan pertukaran haba dalam bentuk permukaan sirip maju (untuk pemisahan lamina sub-lapisan sempadan dan meningkatkan pergolakan aliran). Optimum berhubung baki kerugian hidraulik, bidang permukaan haba pertukaran, berat dan saiz ciri-ciri, dan output haba yang dikeluarkan adalah hasil daripada haba, hidraulik dan membina banyak TOA agregat.

banyak check

Pengesahan penukar haba dijalankan dalam kes di mana ia adalah perlu untuk meletakkan rizab kuasa mana-mana kawasan permukaan pertukaran haba. Permukaan daripada rizab untuk alasan yang berbeza dan dalam situasi yang berlainan, jika dikehendaki oleh terma-terma rujukan, jika pengilang memutuskan untuk membuat margin tambahan adalah betul-betul pasti bahawa haba ini akan dikeluarkan pada rejim, dan untuk mengurangkan kesilapan dalam pengiraan. Dalam beberapa kes, Tempahan diperlukan untuk pembundaran dimensi keputusan struktur lain (penyejat, economizers) dalam pengiraan kapasiti penukar haba khas diperkenalkan permukaan margin pada pencemaran minyak pemampat di dalam litar penyejukan. Ya, dan kualiti air yang kurang baik perlu diambil kira. Selepas beberapa ketika, kelancaran operasi penukar haba, terutamanya pada suhu tinggi, buih mendap pada permukaan peralatan pertukaran haba, mengurangkan pekali pemindahan haba, dan tidak dapat tidak membawa kepada pengurangan dalam berlepas haba parasit. Oleh itu jurutera yang kompeten, pengiraan penukar haba "air-air", membayar perhatian khusus kepada simpanan tambahan permukaan pertukaran haba. Check pengiraan dan menghabiskan untuk melihat bagaimana peralatan yang dipilih akan bekerja di lain-lain, mod menengah. Sebagai contoh, dalam penghawa pusat penghawa (pemasangan berhawa bekalan) pemanas untuk pemanasan pertama dan kedua digunakan dalam musim sejuk, dan sering melibatkan musim panas untuk menyejukkan bekalan makanan, air sejuk ke dalam tiub penukar haba udara. Bagaimana mereka akan berfungsi dan apa yang akan memberikan parameter untuk menilai banyak rentang.

anggaran penyelidikan

pengiraan TOA penyelidikan yang dijalankan atas dasar keputusan pengiraan haba dan pengesahan. Mereka adalah perlu, sebagai peraturan, untuk membuat pindaan terkini kepada struktur peranti yang direka. Mereka juga dilakukan untuk membetulkan apa-apa persamaan dibentangkan dalam model pengiraan dilaksanakan TOA diperolehi secara empirik (untuk data eksperimen). penyelidikan Persembahan melibatkan pengiraan puluhan dan kadang-kadang beratus-ratus pengiraan oleh rancangan khas, yang dibangunkan dan dilaksanakan dalam pengeluaran sesuai dengan teori matematik reka bentuk eksperimen. Menurut keputusan mendedahkan pengaruh keadaan yang berbeza dan kuantiti fizikal ke atas petunjuk prestasi TOA.

pengiraan yang lain

Pengiraan kawasan penukar haba, jangan lupa tentang rintangan bahan. pengiraan kekuatan TOA termasuk memeriksa unit yang diunjurkan untuk voltan, lampiran kilasan kepada saat-saat maksimum yang dibenarkan bekerja untuk detail dan nod masa depan penukar haba. Dengan dimensi minimum produk harus kuat, stabil dan memastikan operasi yang selamat dalam pelbagai, walaupun keadaan yang paling berat.

pengiraan dinamik dilakukan untuk menentukan ciri-ciri pelbagai penukar haba pada mod operasi berubah-ubah.

Jenis reka bentuk penukar haba

TOA yg berhubung dgn penyembuhan dalam reka bentuk boleh dibahagikan kepada jumlah yang cukup besar kumpulan. Yang paling terkenal dan digunakan secara meluas - satu plat penukar haba, udara (bersirip tiub), shell dan tiub penukar haba "paip dalam paip", shell-dan-plat, dan lain-lain. Terdapat lebih banyak sangat jenis khusus dan eksotik, mis, lingkaran (koklea-penukar) atau pengikis, yang bekerja dengan cecair likat atau bukan Newtonian, dan banyak jenis lain.

penukar haba "tiub dalam tiub"

Mempertimbangkan banyak paling mudah penukar yang "tiub dalam tiub" haba. Dari segi struktur, jenis ini TOA adalah maksima dipermudahkan. Semasa memulakan alat tiub dalaman, biasanya panas cecair pemindahan haba untuk mengurangkan kerugian, dan ke dalam perumahan atau ke dalam tiub luar, penyejuk penyejukan jangka. Jurutera Petugas dalam kes ini mengurangkan dengan penentuan panjang penukar haba atas dasar kawasan permukaan pertukaran haba dikira dan diameter yang telah ditetapkan.

Ia adalah bernilai sambil menambah bahawa dalam termodinamik memperkenalkan konsep sebuah penukar haba ideal, iaitu unit panjang tak terhingga, di mana bahan penyejuk bekerja di kaunter, dan antara perbezaan suhu dicetuskan sepenuhnya. Reka bentuk "paip dalam paip" paling dekat memenuhi keperluan ini. Dan jika menjalankan cecair pemindahan haba berlawanan, ia akan menjadi apa yang dikenali sebagai "balas sebenar" (bertentangan dengan bersilang seperti dalam plat TOA). Suhu tekanan paling berkesan dicetuskan apabila sebuah organisasi trafik. Walau bagaimanapun, melakukan "paip dalam paip" pengiraan penukar haba perlu realistik dan tidak lupa tentang komponen logistik, serta kemudahan pemasangan. panjang evrofury - 13.5 m, dan tidak semua kemudahan teknikal disesuaikan dengan tergelincir dan pemasangan peralatan panjang itu.

Shell dan penukar haba tiub

Oleh itu, ia adalah sebahagian daripada banyak peralatan tersebut lancar mengalir ke dalam pengiraan shell dan tiub penukar haba. radas ini, di mana ikatan tiub berada di satu pun kes (sarung), dibasuh dengan penyejuk yang berbeza, bergantung kepada peralatan destinasi. Dalam kapasitor, sebagai contoh, berjalan di jaket penyejuk, dan air - dalam tiub. Dengan kaedah ini trafik persekitaran mudah dan lebih cekap untuk mengawal operasi unit. Dalam penyejat, sebaliknya, penyejuk bisul dalam tiub dan mereka dibasuh dengan cecair sejuk (air, air garam, glikol, dan lain-lain). Oleh itu, penukar haba banyak-tiub dikurangkan untuk mengurangkan saiz peralatan. Bermain dengan diameter selongsong, diameter dan bilangan dan panjang dalaman jurutera paip alat memasuki nilai yang dikira kawasan permukaan pertukaran haba.

penukar haba udara

Salah satu yang paling biasa oleh penukar haba ini - satu penukar haba tiub bersirip. Mereka dipanggil gegelung. Di mana mereka bukan sahaja diselaraskan antara fancoils (dari Inggeris. Fan + gegelung, iaitu, "kipas" + "gegelung") dalam blok dalaman sistem untuk gergasi recuperator gas serombong (pemilihan haba berpecah dari gas serombong panas dan pemindahan ia untuk pemanasan) dalam dandang di CHP. Itulah sebabnya banyak penukar gegelung bergantung kepada permohonan itu, jika haba masuk ke dalam operasi. alat pendingin udara perindustrian (VOPy) yang dipasang di dalam kamar daging kejutan-beku, dalam penyejuk beku saiz pada suhu rendah dan objek lain penyejukan makanan, memerlukan ciri-ciri struktur tertentu dalam reka bentuk mereka. Jarak antara lamela (fin) perlu dimaksimumkan untuk meningkatkan masa operasi yang berterusan antara kitaran bekuan es. Vaporizers untuk DC (tengah data), sebaliknya, membuat mungkin jarak pengapit mezhlamelnye yang lebih padat pada tahap minimum. penukar haba tersebut beroperasi dalam "zon tulen", dikelilingi oleh penapis halus (sehingga HEPA grade), bagaimanapun, pengiraan ini adalah dijalankan penukar haba tiub dengan penekanan kepada mengurangkan dimensi keseluruhan.

penukar haba plat

permintaan kini stabil untuk penukar haba plat. Mengikut reka bentuk yang membina, mereka adalah gasketed sepenuhnya dan separa dikimpal, dan mednopayanymi nikelpayanymi, dikimpal dan kaedah penyebaran brazed (tanpa pateri). reka bentuk haba penukar haba plat cukup fleksibel dan tidak sukar untuk jurutera. Proses pemilihan boleh bermain plat jenis, saluran dalam membentuk, jenis fin, ketebalan keluli, bahan-bahan yang berbeza dan yang paling penting - banyak model saiz standard peranti saiz yang berbeza. penukar haba tersebut adalah rendah dan luas (untuk pemanasan wap air) atau (penukar haba pemisahan untuk sistem penghawa dingin) yang tinggi dan sempit. Mereka sering digunakan dan sederhana dengan peralihan fasa, iaitu sebagai kondenser, penyejat, penyejuk wap predkondensatorov dan sebagainya. D. Melaksanakan reka bentuk haba penukar haba beroperasi pada corak dwifasa, sedikit lebih keras daripada penukar haba daripada "cecair-cecair", tetapi untuk jurutera yang berpengalaman masalah ini boleh diselesaikan dan tidak begitu sukar. Bagi memudahkan pengiraan ini pereka kejuruteraan moden menggunakan pangkalan data komputer, di mana anda boleh mencari banyak maklumat yang diperlukan, termasuk gambar rajah fasa bagi mana-mana bahan pendingin dalam mana-mana cara coretan, sebagai contoh, program CoolPack.

Contoh Pengiraan penukar

Tujuan utama pengiraan adalah pengiraan luas permukaan pertukaran haba yang diperlukan. Haba (penyejukan) kuasa biasanya dinyatakan dalam terma-terma rujukan, tetapi dalam contoh kita, kita akan mengira dan dia, untuk, katakan, cek spesifikasi keperluan. Kadang-kadang ia juga berlaku bahawa data asal boleh menjalar kesilapan. Salah satu tugas seorang jurutera yang kompeten - kesilapan ini untuk mencari dan menetapkan. Sebagai contoh, melaksanakan pengiraan plat penukar haba daripada "cecair - cecair". Biarlah ia menjadi litar pemisah (pemutus tekanan) di bangunan-bangunan tinggi. Untuk melegakan tekanan ke atas peralatan, pembinaan bangunan pencakar langit seringkali menggunakan pendekatan ini. Di satu pihak penukar haba mempunyai air di pintu masuk Tvh1 = 14 ᵒS dan keluar Tvyh1 = 9 ᵒS, dan yang G1 kadar aliran = 14 500 kg / h, dan di pihak yang lain - juga air, tetapi di sini dengan parameter berikut: Tvh2 = 8 ᵒS, Tvyh2 ᵒS = 12, G2 = 18 125 kg / h.

kuasa yang diperlukan (Q0) mengira formula haba kira-kira (lihat gambar di atas, formula 7.1 ..), Di mana Cp - kapasiti haba yang tertentu (nilai jadual). Untuk memudahkan pengiraan Nilai-nilai ini mengambil muatan haba EOT = 4,187 [kJ / kg * ᵒS]. Kami mengambil kira:

Q1 = 14 500 * (14 - 9) * 4,187 = 303.557,5 [kJ / h] = W = 84.3 84.321,53 kW - di sebelah yang pertama dan

Q2 = 18 125 * (12 - 8) * 4,187 = 303.557,5 [kJ / h] = W = 84.3 84.321,53 kW - di sebelah kedua.

Ambil perhatian bahawa, mengikut formula (7.1), Q0 = Q1 = Q2, tidak kira sebelah mana pengiraan dijalankan.

Selanjutnya, dalam persamaan pemindahan haba utama (7.2), kita dapati kawasan yang diperlukan permukaan (7.2.1), di mana k - pekali pemindahan haba (diandaikan sama dengan 6350 [W / ^m2]), dan ΔTsr.log. - perbezaan min suhu, dikira dengan formula (7.3):

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

F = 84321/6350 * 1,4428 = 9.2 m ^2.

Dalam kes di mana pekali pemindahan haba tidak diketahui, pengiraan adalah lebih rumit plat penukar haba. Formula (7.4) adalah dianggap nombor Reynolds di mana ρ - ketumpatan [kg / ^m3], η - kelikatan dinamik, [N * s / m ^2], v - halaju sederhana dalam salur [m / s], d cm - bore diameter wettable [m].

Daripada jadual yang kita cari nilai yang diperlukan Prandtl [Pr], dan formula (7.5), kita mendapatkan jumlah Nusselt, di mana n = 0,4 - satu keadaan pemanasan cecair, dan n = 0,3 - penyejukan dalam keadaan cecair.

Di samping itu, formula (7.6) dikira pekali pemindahan haba dari bahan pendingin untuk setiap dinding, dan formula (7.7) dianggap pekali pemindahan haba, yang digantikan dalam formula (7.2.1) untuk mengira haba kawasan permukaan pertukaran.

Dalam formula di atas, λ - haba pekali pengaliran, ϭ - ketebalan dinding saluran, α1 dan α2 yang - pemindahan haba pekali setiap satu daripada dinding pemindahan haba.