محاسبه مبدل حرارتی: به عنوان مثال. محاسبه مساحت، قدرت مبدل حرارتی

محاسبه مبدل حرارتی حاضر طول می کشد کمتر از پنج دقیقه. هر سازمانی که به تولید و فروش تجهیزات از جمله معمولا به هر کس برنامه استخدام خود را. می توان آن را رایگان دریافت از وب سایت شرکت و یا تکنسین خود را به دفتر خود می آیند و آن را نصب کنید به صورت رایگان. با این حال، به عنوان یک نتیجه از چنین محاسبات درست باشد، می تواند ما را به او اعتماد و باهوش بودن اگر تولید کننده با جنگیدن در مناقصه با رقبای خود را؟ چک کردن ماشین حساب الکترونیکی نیاز به دانش و یا حداقل درک از روش های مدرن محاسبه مبدل های حرارتی. بیایید سعی کنید به مرتب کردن جزئیات.

یک مبدل حرارتی است

قبل از انجام محاسبه مبدل حرارتی، اجازه دهید ما به یاد داشته باشید، و چه نوع از این دستگاه؟ Teplomassoobmennyh دستگاه (با نام مستعار مبدل حرارتی، همچنین به عنوان شناخته شده دستگاه تبادل حرارت یک دستگاه برای انتقال گرما از یک خنک کننده به دیگری - و یا TOA). در این روند تغییرات دمای مایع خنک کننده نیز تراکم خود را تغییر دهید و بر این اساس، جرم شاخص مواد. به همین دلیل است چنین فرایندهایی به عنوان انتقال حرارت و جرم شناخته می شود.

نوع انتقال حرارت

حالا اجازه دهید در مورد صحبت انواع انتقال حرارت - تنها سه وجود دارد. تابش - انتقال گرما از تابش اشعه به عنوان مثال، ما می توانیم آفتاب گرفتن در ساحل در یک روز گرم تابستانی به یاد. و حتی این مبدل های حرارتی را می توان در بازار (گرم کن هوا لوله)، پیدا شده است. این حال، اغلب برای گرم کردن خانه، اتاق در آپارتمان ما خرید روغن یا الکتریکی. همرفت - این یک نمونه از نوع دیگری از انتقال حرارت است. همرفت طبیعی، غیر ارادی (عصاره، و در جعبه باید مبدلهای) و یا با درایو مکانیکی (با فن، به عنوان مثال) است. نوع دوم بسیار موثر تر.

با این حال، موثرترین روش از انتقال حرارت - هدایت حرارتی است، و یا، به عنوان آن را به نام، انتقال (انتقال انگلیسی -. "هدایت"). هر مهندس که در حال رفتن به برگزاری طراحی حرارتی مبدل حرارتی، اول از همه در مورد نحوه انتخاب تجهیزات کارآمد در حداقل فضای فکر می کنم. و مدیریت آن را به رسیدن به این هدف توسط انتقال. مبدل های حرارتی صفحه - نمونه ای از این بیشتر به تاریخ TOA موثر است. TOA صفحه با تعریف - یک مبدل حرارتی است که انتقال حرارت از مایع خنک کننده را به یک دیگر از طریق یک دیوار جدا کردن آنها. حداکثر سطح تماس بین این دو رسانه با هم با مواد درست انتخاب شده، و صفحات پروفایل خود ابعاد ضخامت انتخاب برای به حداقل رساندن سخت افزار در حالی که حفظ ویژگی های فنی اصلی مورد نیاز در روند.

انواع مبدل های حرارتی

قبل از اینکه شما انجام محاسبه مبدل حرارتی بر اساس نوع آن تعیین می شود. مبدل حرارتی و احیا کننده: همه TOA را می توان به دو گروه عمده تقسیم شده است. therebetween تفاوت اصلی به شرح زیر است: در TOA ارز حرارتی از طریق دیوار جدا متوسط دو گرما، و در تماس با یکدیگر در دو رسانه احیا کننده آمده و اغلب نیاز به مخلوط کردن پس از آن و جدایی در جدا خاص است. مبدل های حرارتی بازسازی کننده به مبدل های حرارتی تقسیم شده و مخلوط با یک نازل (حادثه ثابت یا متوسط). به طور کلی، یک سطل آب گرم، تا در هوای سرد قرار داده، و یا یک لیوان چای داغ، در یخچال و فریزر (هرگز انجام نمی!) سرد قرار داده است - این یک مثال از چنین TOA اختلاط است. ریختن بشقاب چای و خنک کننده آن، بنابراین ما یک مثال از یک مبدل حرارتی احیا کننده با نازل (بشقاب، در این مثال نقش بخش نازل) است، که برای اولین بار با هوای محیط در تماس و طول می کشد درجه حرارت آن، و سپس انتخاب بخشی از گرمای ریخت و به آن چای داغ به دنبال هر دو رسانه منجر به حالت تعادل گرمایی. با این حال، ما در حال حاضر پیدا شده است استفاده کارآمد تر از هدایت حرارتی به انتقال حرارت از یک رسانه به دیگری، بنابراین، مفید تر از نظر انتقال حرارت (و به طور گسترده ای استفاده می شود) TOA امروز - البته، بهبودی.

محاسبه حرارتی و ساختاری

هر محاسبه مبدل حرارتی احیا کننده می توان بر اساس نتایج حاصل از حرارتی، محاسبات هیدرولیکی و قدرت ساخته شده است. آنها اساسی، ضروری برای طراحی تجهیزات جدید و تکنیک های پایه برای محاسبه مدلهای بعدی از همان نوع از دستگاه های خط هستند. وظیفه اصلی محاسبه TOA حرارتی است که برای تعیین حرارت سطح ارز مورد نیاز برای بهره برداری پایدار از مبدل حرارتی و حفظ پارامترهای مورد نیاز از رسانه. اغلب در چنین محاسبات مهندسان مقادیر دلخواه از وزن و اندازه ویژگی های تجهیزات آینده (مواد، قطر لوله ها، صفحات، ابعاد، هندسه پرتو، نوع و FINNING مواد و همکاران) داده می شود، با این حال پس از حرارت معمولا انجام مبدل محاسبه سازنده. پس از همه، در صورتی که مهندس اولین گام برای یک لوله با قطر داده در نظر گرفته سطح لازم، برای مثال، 60 میلی متر، و طول مبدل حرارتی در نتیجه در حدود شصت متر تبدیل شده است، منطقی است که فرض کنیم گذار مبدل حرارتی چند مرحله ای و یا به لوله نوع بسته نرم افزاری، و یا برای افزایش قطر لوله است.

محاسبات هیدرولیک

محاسبات هیدرولیک و یا آبی مکانیکی و آیرودینامیک انجام برای شناسایی و بهینه سازی هیدرولیک (آیرودینامیک) افت فشار در مبدل حرارتی، و برای محاسبه مصرف انرژی برای غلبه بر آنها. محاسبه از هر راه، کانال یا لوله برای عبور متوسط حرارت مواجه وظیفه اصلی انسان - به تشدید روند تبادل حرارت در سایت. به این معنا که یک رسانه باید عبور کند، و از سوی دیگر برای به دست آوردن حرارت به اندازه حداقل فاصله البته آن است. این اغلب سطوح انتقال حرارت اضافی در قالب سطوح باله توسعه اعمال می شود (برای جدایی از زیر لایه ورقه های نازک مرزی و افزایش تلاطم جریان). رابطه تعادل مطلوب در ضرر و زیان های هیدرولیک، مناطق از سطح تبادل حرارتی، وزن و اندازه ویژگی ها، و گرمای خروجی خارج در نتیجه محاسبه TOA حرارتی، هیدرولیک و سازنده کل است.

محاسبه چک

تأیید مبدل حرارتی است که در مورد که در آن لازم است برای ذخیره کردن یک ذخیره انرژی از هر سطح تبادل حرارت انجام شده است. سطح ذخیره به دلایل مختلف و در موقعیت های مختلف، اگر این کار را با شرایط مرجع مورد نیاز، اگر تولید کننده تصمیم می گیرد تا یک حاشیه های اضافی می شود دقیقا مطمئن باشید که این گرما خواهد شد در رژیم منتشر شد، و به حداقل رساندن اشتباهات در محاسبات. در برخی از موارد، رزرو برای گرد کردن ابعاد نتایج ساختاری در دیگر (اواپراتور، انداز) در مورد نیاز محاسبه ظرفیت مبدل حرارتی است به خصوص سطح حاشیه در آلودگی روغن کمپرسور در حال حاضر در مدار تبرید معرفی شده است. بله، و کیفیت آب فقیر باید در نظر گرفته شود. پس از مدتی، عمل صاف از مبدل های حرارتی، به ویژه در دماهای بالا، مقیاس حل و فصل در سطح دستگاه تبادل حرارت، کاهش ضریب انتقال حرارت، و به ناچار منجر به کاهش در برخاست حرارت انگلی. بنابراین مهندس صالح، محاسبه مبدل حرارتی "آب سرد"، توجه ویژه ای به ذخیره اضافی از سطح تبادل حرارت. بررسی محاسبه و صرف به منظور ببینید که چگونه تجهیزات انتخاب در حالت های دیگر، متوسطه کار خواهد کرد. برای مثال، در سیستم های تهویه مطبوع مرکزی هوا (نصب و راه اندازی تامین هوا) بخاری برای گرم اول و دوم مورد استفاده در فصل سرد، و اغلب شامل تابستان برای خنک کننده تامین تغذیه هوا آب سرد به داخل لوله مبدل حرارتی هوا. چگونه آنها عمل خواهد کرد و چه خواهد پارامترهای برای ارزیابی محاسبه طول می دهد.

برآورد تحقیق

محاسبات TOA این تحقیق بر اساس اساس نتایج حاصل از محاسبات حرارتی و تایید انجام شده است. آنها لازم است، به عنوان یک قاعده، به آخرین اصلاحات به ساختار دستگاه طراحی شده است. آنها همچنین برای اصلاح هر گونه معادلات در مدل محاسبه اجرا TOA تجربی به دست آمده (برای داده های تجربی) گذاشته انجام شده است. انجام پژوهش شامل یک محاسبه دهها و گاه صدها محاسبات توسط یک برنامه خاص، توسعه یافته و با توجه به نظریه ریاضی اجرا در تولید طراحی آزمایشات. با توجه به نتایج نشان می دهد تاثیر شرایط مختلف و مقادیر فیزیکی بر شاخص های عملکرد TOA.

محاسبات دیگر

محاسبه منطقه مبدل حرارتی، در مورد مقاومت در برابر مواد را فراموش نکنید. محاسبات قدرت TOA شامل چک کردن واحد پیش بینی شده برای ولتاژ، دلبستگی پیچشی را به حداکثر لحظات مجاز کار به جزئیات و گره از آینده از مبدل حرارتی. با ابعاد حداقل از محصول باید قوی، پایدار و اطمینان از عملیات ایمن در مختلف، حتی در شرایط سخت است.

محاسبه پویا برای تعیین ویژگی های مختلف از مبدل حرارتی به حالت های کارکرد متغیر انجام می شود.

در طراحی انواع مبدل های حرارتی

TOA اعاده دهنده در طراحی می توان به یک شماره به اندازه کافی بزرگ از گروه تقسیم شدند. شناخته شده ترین و به طور گسترده ای استفاده می شود - مبدل حرارتی صفحه و هوا (لوله پره دار)، حرارتی پوسته و لوله مبدلهای "لوله در لوله"، پوسته و بشقاب، و دیگران است. بسیار بیشتر از انواع تخصصی و عجیب و غریب، به عنوان مثال، مارپیچ (حلزون مبدل) و یا لیسه، که با مایعات چسبناک و یا غیر نیوتنی، و بسیاری انواع دیگر کار وجود دارد.

مبدلهای حرارتی "لوله در لوله"

ساده ترین محاسبه حرارت "لوله در لوله" در نظر بگیرید. از لحاظ ساختاری، این نوع از TOA است حداکثر ساده شده است. در طول راه اندازی دستگاه لوله ی داخلی، معمولا گرم سیال انتقال حرارت به حداقل رساندن تلفات، و به مسکن و یا به داخل لوله بیرونی، مایع خنک کننده خنک کننده اجرا شود. مهندس وظیفه در این مورد را کاهش می دهد به تعیین طول مبدل حرارتی بر اساس حرارت محاسبه مساحت سطح ارز و قطر پیش تعیین شده.

شایان افزود که در ترمودینامیک به معرفی مفهوم یک مبدل حرارتی ایده آل است، این است که از واحد طول بی نهایت، که در آن ماده سردکننده در ضد کار، و بین اختلاف درجه حرارت به طور کامل باعث شده است. طراحی "لوله در لوله" نزدیک با این شرایط. و اگر مخالف مایعات انتقال حرارت را اجرا کنید، آن خواهد بود که به اصطلاح "ضد واقعی" (به عنوان مخالف متقابل در TOA بشقاب). فشار دما به طور موثر باعث هنگامی که یک سازمان ترافیک. با این حال، انجام یک "لوله در لوله" محاسبه مبدل حرارتی باید واقع بینانه و نیست که در مورد جزء تدارکات، و همچنین سهولت نصب و راه اندازی فراموش کرده ام. طول evrofury - 13.5 متر، و نه همه امکانات فنی سازگار با ترمز و نصب تجهیزات از جمله طول.

پوسته و لوله مبدلهای حرارتی

بنابراین، آن را بخشی از محاسبات از جمله یک دستگاه به نرمی به محاسبه جریان پوسته و لوله مبدلهای حرارتی. این دستگاه، در جایی که بسته نرم افزاری لوله در یک مورد (پوشش) است، شسته شده با ماده سردکننده مختلف، بسته به تجهیزات مقصد. در خازن، برای مثال، اجرا در ژاکت مبرد، و آب - در یک لوله است. با این روش از ترافیک محیط ساده تر و کارآمد تر به کنترل بهره برداری از واحد. در اواپراتور، برعکس، مبرد جوش در لوله های و آنها را با مایع سرد (آب، خیار شور، گلیکول، و غیره) شسته شوند. بنابراین، مبدل حرارتی محاسبه لوله کاهش می یابد به حداقل رساندن اندازه تجهیزات. بازی با قطر از پوشش، قطر و تعداد و طول داخلی مهندس لوله های دستگاه وارد محاسبه مساحت سطح تبادل حرارت.

مبدل های حرارتی هوا

یکی از رایج ترین مبدل های حرارتی دور - یک شعاع باله لوله مبدلهای حرارتی. آنها به نام کویل می باشد. جایی که آنها نه تنها اعم از انتقام تنظیم (از انگلیسی است. فن + سیم پیچ، به عنوان مثال، "فن" + "سیم پیچ") در بلوک های داخلی سیستم به Recuperator از گاز دودکش غول پیکر (انتخاب از گرما خرد شده از گاز دودکش گرم و انتقال آن برای گرم) در دیگهای بخار در CHP. به همین دلیل است محاسبه مبدل سیم پیچ بستگی به برنامه، که در آن گرما می رود به بهره برداری. کولرهای هوایی صنعتی (VOPy) نصب شده در اتاق های شوک یخ زده گوشت، در فریزر در دمای پایین و اشیاء دیگر از خنک کننده مواد غذایی، نیاز به ویژگی های ساختاری خاص در طراحی آنها. فاصله بین لاملا (باله) باید بیشینه شود برای افزایش زمان از عملیات مستمر بین چرخه یخ زدایی. اواپراتور برای DCS (مرکز داده)، در مقابل، باعث می شود که ممکن است یک فاصله بستن mezhlamelnye جمع و جور تر به حداقل برساند. چنین مبدل های حرارتی در "منطقه خالص"، احاطه شده توسط یک فیلتر خوب عامل (تا درجه HEPA)، با این حال، این محاسبه است که از مبدل حرارتی لوله ای با تاکید بر به حداقل رساندن ابعاد کلی انجام شده است.

مبدل های حرارتی صفحه

تقاضا در حال حاضر با ثبات برای مبدل های حرارتی صفحه. با توجه به طراحی سازنده خود، آنها به طور کامل واشردار و نیمه جوش داده شده، و mednopayanymi nikelpayanymi، جوش داده شده و روش انتشار مس (بدون لحیم کاری) می باشد. طراحی حرارتی مبدل های حرارتی صفحه اندازه کافی انعطاف پذیر و به ویژه به مهندس دشوار نیست. بسیاری از مدل های اندازه استاندارد از دستگاه های با اندازه های مختلف - فرآیند انتخاب می توانید صفحات نوع، کانال های عمیق تشکیل، نوع باله، ضخامت فولاد، مواد مختلف و مهمتر از بازی. چنین مبدل های حرارتی کم و گسترده (برای گرم بخار آب) و یا (مبدل های حرارتی جدایی برای سیستم های تهویه مطبوع) بالا و باریک هستند. آنها اغلب استفاده می شود، و یک رسانه با یک گذار فاز، یعنی به عنوان خازن و اواپراتور، کولر بخار، predkondensatorov و غیره. D. انجام طراحی حرارتی مبدل حرارتی عامل در یک الگوی دوگانه، یک کمی سخت تر از مبدل حرارتی از "مایع مایع"، اما برای مهندس با تجربه این مشکل قابل حل است و به خصوص دشوار نیست. به منظور تسهیل در این محاسبات طراحان مهندسی مدرن استفاده از پایگاه داده کامپیوتر، که در آن شما می توانید بسیاری از اطلاعات لازم، از جمله نمودار فاز هر مبرد در هر حالت رگه پیدا کنید، برای مثال، یک برنامه CoolPack.

محاسبه به عنوان مثال مبدل

هدف اصلی از محاسبه محاسبه مساحت سطح تبادل حرارت لازم است. حرارتی (خنک کننده) قدرت است که معمولا در شرایط مرجع مشخص شده، اما در مثال ما محاسبه خواهد شد و او را، برای، می گویند، یک بررسی از خصوصیات مورد نیاز. گاهی اوقات آن نیز اتفاق می افتد که داده های اصلی می تواند خطا خزش. یکی از وظایف یک مهندس صالح - این خطا را به پیدا کردن و رفع. به عنوان مثال، انجام محاسبات مبدل حرارتی صفحه از "مایع - مایع". اجازه دهید آن را یک مدار جدا (فشار شکن) در ساختمان های بلند. به منظور از بین بردن فشار در تجهیزات، ساخت آسمان خراش اغلب این روش استفاده می شود. در یک طرف از مبدل حرارتی آب در ورودی Tvh1 = 14 ᵒS و خروج Tvyh1 = 9 ᵒS و G1 سرعت جریان = 14 500 کیلوگرم / ثانیه، و از سوی دیگر - نیز آب، اما در اینجا با پارامترهای زیر: Tvh2 = 8 ᵒS، Tvyh2 ᵒS = 12، G2 = 18 125 کیلوگرم / ساعت.

قدرت لازم (Q0) محاسبه فرمول تعادل حرارتی (شکل بالا، فرمول 7.1 را ببینید ..)، که در آن CP - ظرفیت حرارتی خاص (ارزش جدول). برای سادگی محاسبات این مقادیر را ظرفیت گرمایی EOT = 4.187 [کیلوژول / کیلوگرم * ᵒS]. ما در نظر بگیرید:

Q1 = 14 500 * (14 - 9) * 4.187 = 303557.5 [کیلوژول / ساعت] = W = 84.3 84321.53 کیلو وات - در طرف اول و

Q2 = 18 125 * (12 - 8) * 4.187 = 303557.5 [کیلوژول / ساعت] = W = 84.3 84321.53 کیلو وات - در سمت دوم.

توجه داشته باشید که، با توجه به فرمول (7.1)، Q0 = Q1 = Q2، صرف نظر از این که کدام طرف محاسبه انجام شده است.

ضریب انتقال حرارت (به 6350 [W / ^M2] برابر نظر گرفته ^میشود) و ΔTsr.log - علاوه بر این، در معادله انتقال حرارت اصلی (7.2)، ما در منطقه لازم در سطح (7.2.1)، که در آن k پیدا - تفاوت میانگین درجه حرارت، با استفاده از فرمول (7.3) محاسبه می شود:

؟ sr.log T. = (2 - 1) / LN (2/1) = 1 / LN2 = 1 / 0.6931 = 1.4428.

F = 84321/6350 * 1.4428 = 9.2 متر ^{2 است.}

در حالتی که ضریب انتقال حرارت ناشناخته است، محاسبه کمی پیچیده تر مبدل حرارتی صفحه. فرمول (7.4) در نظر گرفته که در آن ρ عدد رینولدز - تراکم [کیلوگرم / ^M3]، η - گرانروی پویا، [N * S / M ^2]، V - سرعت متوسط در مجرای [m / s و، د سانتی متر - قطر خیس شونده [م].

از جدول ما به دنبال مقدار مورد نیاز پرانتل [روابط عمومی]، و فرمول (7.5)، ما به دست آوردن عدد ناسلت، که در آن n = 0،4 - یک شرایط حرارت مایع، و n = 0،3 - خنک کننده در شرایط مایع است.

علاوه بر این، فرمول (7.6) ضریب انتقال حرارت محاسبه شده از مایع خنک کننده به هر دیوار، و فرمول (7.7) فرض بر این است ضریب انتقال حرارت است، که در این فرمول (7.2.1) برای محاسبه حرارت سطح ارز جایگزین شده است.

در فرمول فوق، λ - ضریب هدایت حرارتی، ϭ - ضخامت دیواره کانال، α1 و α2 - ضریب انتقال حرارت هر یک از دیوار انتقال حرارت.