การคำนวณการตรวจสอบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบกู้คืน การคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (การออกแบบและการตรวจสอบ)

จุดประสงค์ของการคำนวณการตรวจสอบคือเพื่อกำหนดภาระความร้อนของอุปกรณ์และอุณหภูมิสุดท้ายของตัวพาความร้อน และ ด้วยค่าใช้จ่ายของพวกเขา และ และอุณหภูมิเริ่มต้น และ . การคำนวณจะขึ้นอยู่กับสมดุลความร้อนและสมการการถ่ายเทความร้อนเดียวกัน กล่าวคือ

.

พื้นผิวการถ่ายเทความร้อนในการแก้ปัญหาดังกล่าวเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้ว ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนสามารถคำนวณได้ เนื่องจากทราบคุณสมบัติทางกายภาพของตัวพาความร้อน

การเชื่อมต่อระหว่าง และ กับ
และ
แสดงโดยความสัมพันธ์:

,

.

การเชื่อมต่อ
กับ
และ
ถูกกำหนดโดยธรรมชาติของการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของตัวพาความร้อน

ด้วยกระแสทวน

.

โดยคำนึงถึงสมดุลความร้อน
,

.

ตามสมการการถ่ายเทความร้อน

,

.

โดยใช้สมการข้างต้น คุณสามารถหาปริมาณที่ไม่รู้จักได้
และ
:

;

.

ในทำนองเดียวกันสำหรับการไหลไปข้างหน้า:

;

.

มีการกำหนด
และ
, คำนวณภาระความร้อนจากสมดุลความร้อน .

หากอุณหภูมิของตัวพาความร้อนเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยตามพื้นผิวการแลกเปลี่ยนความร้อน (
) และการกระจายของพวกมันสามารถใช้เป็นเชิงเส้น คุณสามารถใช้การคำนวณโดยประมาณ หา

จากสมการสมดุลความร้อน

,

.

โดยคำนึงถึงนิพจน์สุดท้าย

.

ภาระความร้อนตามสมการการถ่ายเทความร้อน

.

การคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหมุนเวียน

ร่างกายการทำงานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหมุนเวียนคือหัวฉีดซึ่งถูกล้างด้วยตัวพาความร้อนร้อนและเย็นสลับกัน ระยะเวลาการให้ความร้อนหัวฉีด (duration ) จะถูกแทนที่ด้วยระยะเวลาการทำความเย็น (duration ). กระบวนการนี้ไม่อยู่กับที่ เนื่องจากอุณหภูมิของการบรรจุและตัวพาความร้อนเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา

การคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหมุนเวียนจะขึ้นอยู่กับลักษณะเฉลี่ยสำหรับรอบที่ประกอบด้วยระยะเวลาการให้ความร้อนและความเย็น ระยะเวลาของวงจร

.

ปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทต่อรอบ

,

ที่ไหน
คือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนเฉลี่ยตลอดช่วงการให้ความร้อนและความเย็น
คือ อุณหภูมิเฉลี่ยของสารหล่อเย็นที่ร้อนในช่วงระยะเวลาการให้ความร้อนของบรรจุภัณฑ์
คือ อุณหภูมิเฉลี่ยของสารหล่อเย็นเย็นระหว่างช่วงการให้ความร้อนของบรรจุภัณฑ์
คือ พื้นที่ผิวของหัวฉีด

ปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทไปยังหัวฉีดในช่วงระยะเวลาการให้ความร้อน

,

ที่ไหน และ คือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนและอุณหภูมิผนังเฉลี่ยตลอดระยะเวลาการให้ความร้อนในการบรรจุ

ปริมาณความร้อนที่หัวฉีดปล่อยออกมาในช่วงระยะเวลาการทำความเย็น

,

ที่ไหน และ คือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนและอุณหภูมิผนังเฉลี่ยตลอดระยะเวลาการทำความเย็นของบรรจุภัณฑ์

ด้วยกระบวนการที่สม่ำเสมอ

.

เพราะฉะนั้น,

จากความเท่าเทียมกันเหล่านี้ อันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงอย่างง่าย เราได้รับ:

.

หลังจากคำนวณค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนแล้ว
กำหนดภาระความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน , หรือพื้นที่ผิวของหัวฉีด
.

รีเจนเนอเรเตอร์สำหรับที่
เรียกว่าอุดมคติ สำหรับเขา

.

หากยิ่งไปกว่านั้น
, แล้ว

.

ในกรณีนี้ สมการที่ใช้สำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบคืนสภาพเหมาะสำหรับการคำนวณ

การคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบผสม

ในอุปกรณ์ผสม การถ่ายเทความร้อนดำเนินการโดยการสัมผัสโดยตรงและการผสมตัวพาความร้อน ตัวอย่างทั่วไปของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนดังกล่าวคือคอนเดนเซอร์ของบรรยากาศ (ดูหัวข้อ 8.3)

เมื่อคำนวณคอนเดนเซอร์ความกดอากาศ กำหนดอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็น
, ขนาดของร่างกายและจำนวนชั้นวาง, ขนาดของท่อบรรยากาศและปริมาณอากาศที่ปั๊มสุญญากาศจะสูบออก

ละเลยความร้อนจากอากาศที่ไหลออกน้ำไหล
สำหรับการควบแน่นของไอน้ำอย่างสมบูรณ์ในปริมาณ
กำหนดจากสมดุลความร้อน

,

ที่ไหน คือเอนทาลปีของไอน้ำ
และ
- อุณหภูมิน้ำเริ่มต้นและสุดท้าย

เส้นผ่านศูนย์กลางของตัวคอนเดนเซอร์กำหนดโดยปริมาตรของไอน้ำที่ทราบที่ความดันใช้งานในคอนเดนเซอร์และความเร็วของไอน้ำในส่วนว่างของร่างกาย เท่ากับ 18–22 ม./วินาที ส่วนของท่อบนตัวคอนเดนเซอร์คำนวณตามความเร็วต่อไปนี้: สำหรับไอน้ำที่เข้าสู่คอนเดนเซอร์ - 40 ÷ 50 m/s; สำหรับอากาศ - 12 ÷ 15 m/s; สำหรับน้ำหล่อเย็น - 1.0 ÷ 1.2 m/s; สำหรับน้ำบารอมิเตอร์ - 0.3 ÷ 0.5 m/s โครงสร้างระยะทาง ระหว่างชั้นวางจะเหมือนกัน:

,

ที่ไหน
คือ เส้นผ่านศูนย์กลางของตัวคอนเดนเซอร์

อุณหภูมิสุดท้ายของน้ำบารอมิเตอร์ที่ออกจากคอนเดนเซอร์จะถือว่าต่ำกว่าอุณหภูมิอิ่มตัว 3-4 °C

จำนวนชั้นวางที่ต้องการ ตัวเก็บประจุสามารถคำนวณได้โดยสูตร

,

ที่ไหน คือ อุณหภูมิของไอน้ำอิ่มตัว
- อุณหภูมิน้ำที่ทางออกจากชั้นแรก

อุณหภูมิ
สามารถคำนวณได้จากอัตราส่วน

,

ที่ไหน
คือเส้นผ่านศูนย์กลางเทียบเท่าของเจ็ทแบน และ – ความกว้างและความหนาของเจ็ท
คือความเร็วของเครื่องบินเจ็ต
;- ปริมาณการใช้น้ำบารอมิเตอร์

ความสูงของท่อความกดอากาศ
(จากระดับน้ำในบ่อบารอเมตริกไปจนถึงหัวฉีดไอน้ำในตัวเครื่อง):

.

ที่นี่
- rarefaction ในคอนเดนเซอร์ kPa; 102 - ความดันเป็น kPa ซึ่งสอดคล้องกับ 760 mm Hg ศิลปะ.;
- ความเร็วของน้ำและคอนเดนเสทในท่อบรรยากาศ (ถ่าย 0.3 ÷ 0.5 m/s)
- ผลรวมของสัมประสิทธิ์ความต้านทานที่ทางเข้าของน้ำเข้าท่อและที่ทางออกของมัน (ถ่าย
);– ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานแรงเสียดทาน (
);คือ เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อความกดอากาศ

ในสมการสุดท้าย องค์ประกอบแรกคือความสูงของคอลัมน์น้ำในท่อ ซึ่งจำเป็นต่อการปรับสมดุลของความดันบรรยากาศ องค์ประกอบที่สองคือแรงดันที่จำเป็นในการเอาชนะความต้านทานในท่อบรรยากาศและให้ความเร็วแก่น้ำ
. เพิ่มความสูง 0.5 ม. เพื่อที่ว่าเมื่อสูญญากาศเพิ่มขึ้น น้ำจะไม่ท่วมหัวฉีดไอน้ำของคอนเดนเซอร์และไม่เข้าไปในอุปกรณ์ที่อยู่ติดกัน

เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อความกดอากาศ พบได้จากสมการอัตราการไหลของส่วนผสมไอน้ำควบแน่น
และน้ำ
เคลื่อนที่ไปตามนั้น

(คือ ความหนาแน่นของน้ำในท่อบรรยากาศ)

เพื่อกำหนดปริมาณอากาศ , ปั๊มออกจากคอนเดนเซอร์ด้วยปั๊มสุญญากาศ ใช้สูตรเชิงประจักษ์

ปริมาณอากาศเสีย

,

ที่ไหน คือค่าคงที่ของแก๊สของอากาศ
เจ/(กก.เค); - อุณหภูมิของอากาศ,; คือ ความกดอากาศบางส่วน
(คือ ความดันรวมในคอนเดนเซอร์ คือความดันไอบางส่วนเท่ากับความดันอิ่มตัวที่อุณหภูมิ ).

การคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในปัจจุบันใช้เวลาไม่เกินห้านาที องค์กรใด ๆ ที่ผลิตและจำหน่ายอุปกรณ์ดังกล่าวจะจัดเตรียมโปรแกรมการเลือกของตนเองให้ทุกคน สามารถดาวน์โหลดได้ฟรีจากเว็บไซต์ของบริษัท มิฉะนั้นช่างจะเข้ามาที่สำนักงานของคุณและติดตั้งฟรี อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์ของการคำนวณดังกล่าวถูกต้องเพียงใด เชื่อถือได้ และผู้ผลิตไม่มีไหวพริบในการต่อสู้กับคู่แข่งอย่างอ่อนโยนหรือไม่? การตรวจสอบเครื่องคิดเลขอิเล็กทรอนิกส์ต้องใช้ความรู้หรืออย่างน้อยต้องมีความเข้าใจเกี่ยวกับวิธีการคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ทันสมัย ลองหารายละเอียดกัน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนคืออะไร

ก่อนทำการคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อน จำกันก่อนว่านี่คืออุปกรณ์ประเภทไหน? อุปกรณ์ถ่ายเทความร้อนและมวล (หรือที่เรียกว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหรือ TOA) เป็นอุปกรณ์สำหรับถ่ายเทความร้อนจากสารหล่อเย็นตัวหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่ง ในกระบวนการเปลี่ยนอุณหภูมิของตัวพาความร้อน ความหนาแน่นและดังนั้น ตัวบ่งชี้มวลของสารจึงเปลี่ยนไปด้วย นั่นคือเหตุผลที่กระบวนการดังกล่าวเรียกว่าการถ่ายเทความร้อนและการถ่ายเทมวล

ประเภทของการถ่ายเทความร้อน

ทีนี้มาพูดถึงกัน - มีเพียงสามคนเท่านั้น Radiative - การถ่ายเทความร้อนเนื่องจากการแผ่รังสี ยกตัวอย่างให้พิจารณายอมรับ อาบแดดบนชายหาดในวันฤดูร้อนอันอบอุ่น และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนดังกล่าวสามารถพบได้ในท้องตลาด (เครื่องทำความร้อนแบบท่อ) อย่างไรก็ตามส่วนใหญ่มักจะซื้อน้ำมันหรือหม้อน้ำไฟฟ้าสำหรับที่อยู่อาศัยห้องในอพาร์ตเมนต์ นี่คือตัวอย่างของการถ่ายเทความร้อนประเภทต่างๆ - อาจเป็นแบบธรรมชาติ บังคับ (ฮู้ดและมีตัวแลกเปลี่ยนความร้อนอยู่ในกล่อง) หรือขับเคลื่อนด้วยกลไก (เช่น มีพัดลม) ประเภทหลังมีประสิทธิภาพมากกว่ามาก

อย่างไรก็ตามส่วนใหญ่ วิธีที่มีประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนคือการนำความร้อนหรือที่เรียกว่าการนำความร้อน (จากการนำภาษาอังกฤษ - "การนำไฟฟ้า") วิศวกรคนใดที่จะทำการคำนวณเชิงความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน อย่างแรกเลย คิดเกี่ยวกับวิธีเลือกอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพในขนาดต่ำสุด และสามารถทำได้อย่างแม่นยำด้วยการนำความร้อน ตัวอย่างนี้คือ TOA ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในปัจจุบัน - แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนตามคำจำกัดความคือตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่ถ่ายเทความร้อนจากสารหล่อเย็นตัวหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่งผ่านผนังแยกกัน พื้นที่สัมผัสสูงสุดที่เป็นไปได้ระหว่างสื่อทั้งสอง ร่วมกับวัสดุที่เลือกอย่างถูกต้อง โปรไฟล์แผ่น และความหนา ช่วยลดขนาดของอุปกรณ์ที่เลือกในขณะที่ยังคงรักษาต้นฉบับ ข้อมูลจำเพาะที่จำเป็นในกระบวนการทางเทคโนโลยี

ประเภทของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

ก่อนคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจะพิจารณาจากประเภทของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน TOA ทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสองส่วน กลุ่มใหญ่: เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหมุนเวียนและแบบหมุนเวียน ความแตกต่างหลักระหว่างพวกเขามีดังนี้: ใน TOAs ที่สร้างใหม่ การแลกเปลี่ยนความร้อนเกิดขึ้นผ่านผนังที่แยกสารหล่อเย็นสองตัว ในขณะที่ในสารหล่อเย็นที่สร้างใหม่ สารสองตัวมีการสัมผัสโดยตรงซึ่งกันและกัน มักจะผสมและต้องการการแยกที่ตามมาในตัวแยกพิเศษ แบ่งออกเป็นการผสมและเป็นตัวแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยหัวฉีด พูดคร่าวๆ ถังของ น้ำร้อนสัมผัสกับความเย็นจัด หรือชาร้อนสักแก้ว ตั้งให้เย็นในตู้เย็น (ห้ามทำเช่นนี้!) - นี่คือตัวอย่างการผสม TOA และการเทชาลงในจานรองและทำให้เย็นลงด้วยวิธีนี้ เราจะได้ตัวอย่างเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหมุนเวียนด้วยหัวฉีด (จานรองในตัวอย่างนี้มีบทบาทเป็นหัวฉีด) ซึ่งจะสัมผัสกับอากาศรอบข้างก่อนแล้วจึงวัดอุณหภูมิ จากนั้นนำความร้อนบางส่วนออกจากชาร้อนที่เทลงไป พยายามนำตัวกลางทั้งสองเข้าสู่สภาวะสมดุลทางความร้อน อย่างไรก็ตาม ดังที่เราได้ค้นพบไปก่อนหน้านี้แล้ว การใช้ค่าการนำความร้อนเพื่อถ่ายเทความร้อนจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางจะมีประสิทธิภาพมากกว่า ดังนั้น TOA ที่มีประโยชน์ที่สุด (และใช้กันอย่างแพร่หลาย) ในแง่ของการถ่ายเทความร้อนในปัจจุบันนั้น แน่นอนว่า การนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ คน

การออกแบบเชิงความร้อนและโครงสร้าง

การคำนวณใดๆ ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบพักฟื้นสามารถทำได้โดยพิจารณาจากผลลัพธ์ของการคำนวณทางความร้อน ไฮดรอลิก และความแข็งแรง สิ่งเหล่านี้เป็นพื้นฐานที่จำเป็นในการออกแบบอุปกรณ์ใหม่และเป็นพื้นฐานของวิธีการคำนวณรุ่นต่อมาของอุปกรณ์ที่คล้ายกัน ภารกิจหลัก การคำนวณความร้อน TOA คือการกำหนดพื้นที่ที่ต้องการของพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับการทำงานที่มั่นคงของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและการรักษาพารามิเตอร์ที่ต้องการของสื่อที่ทางออก บ่อยครั้งในการคำนวณเช่นนี้วิศวกรจะได้รับค่าน้ำหนักและลักษณะขนาดของอุปกรณ์ในอนาคตโดยพลการ (วัสดุ, เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ, ขนาดแผ่น, เรขาคณิตมัด, ประเภทและวัสดุของครีบ ฯลฯ ) ดังนั้นหลังจาก การคำนวณความร้อนมักจะทำการคำนวณเชิงสร้างสรรค์ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน อย่างไรก็ตาม หากในระยะแรกวิศวกรคำนวณพื้นที่ผิวที่ต้องการสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางท่อที่กำหนด เช่น 60 มม. และความยาวของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนกลายเป็นประมาณหกสิบเมตร ก็ถือว่ามีเหตุผลมากกว่า การเปลี่ยนไปใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหลายรอบ หรือแบบเปลือกและท่อ หรือเพื่อเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ

การคำนวณไฮดรอลิก

ระบบไฮดรอลิกส์หรือระบบไฮโดรแมคคานิคอล รวมถึงการคำนวณตามหลักอากาศพลศาสตร์เพื่อกำหนดและเพิ่มประสิทธิภาพการสูญเสียแรงดันไฮดรอลิก (แอโรไดนามิก) ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ตลอดจนคำนวณต้นทุนพลังงานที่จะเอาชนะพวกมัน การคำนวณเส้นทาง ช่องหรือท่อใดๆ สำหรับทางเดินของสารหล่อเย็นถือเป็นภารกิจหลักสำหรับบุคคล - เพื่อเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการถ่ายเทความร้อนในบริเวณนี้ นั่นคือสื่อหนึ่งต้องส่งและอีกคนหนึ่งได้รับมากที่สุด ความร้อนมากขึ้นในช่วงเวลาขั้นต่ำของการไหล สำหรับสิ่งนี้ มักจะใช้พื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนเพิ่มเติม ในรูปแบบของซี่โครงพื้นผิวที่พัฒนาแล้ว (เพื่อแยกชั้นย่อยลามินาร์ขอบเขตและเพิ่มความปั่นป่วนของการไหล) อัตราส่วนความสมดุลที่เหมาะสมที่สุดของการสูญเสียไฮดรอลิก พื้นที่ผิวแลกเปลี่ยนความร้อน คุณลักษณะของน้ำหนักและขนาด และพลังงานความร้อนที่ถูกกำจัดนั้นเป็นผลมาจากการผสมผสานระหว่างการคำนวณทางความร้อน ไฮดรอลิก และโครงสร้างของ TOA

การคำนวณวิจัย

การคำนวณวิจัยของ TOA ดำเนินการบนพื้นฐานของผลลัพธ์ที่ได้จากการคำนวณเชิงความร้อนและการตรวจสอบยืนยัน ตามกฎแล้วจำเป็นต้องทำการแก้ไขครั้งสุดท้ายในการออกแบบเครื่องมือที่ออกแบบไว้ พวกเขายังดำเนินการเพื่อแก้ไขสมการที่ฝังอยู่ในแบบจำลองการคำนวณที่ดำเนินการของ TOA ที่ได้รับจากการทดลอง (ตามข้อมูลการทดลอง) การคำนวณวิจัยเกี่ยวข้องกับการคำนวณหลายสิบครั้งและบางครั้งหลายร้อยครั้งตามแผนพิเศษที่พัฒนาและดำเนินการในการผลิตตาม ทฤษฎีทางคณิตศาสตร์การวางแผนการทดลอง ผลลัพธ์เผยอิทธิพล เงื่อนไขต่างๆและ ปริมาณทางกายภาพเกี่ยวกับตัวชี้วัดประสิทธิภาพ TOA

การคำนวณอื่นๆ

เมื่อคำนวณพื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนอย่าลืมความต้านทานของวัสดุ การคำนวณความแข็งแรงของ TOA รวมถึงการตรวจสอบหน่วยที่ออกแบบไว้สำหรับความเค้น แรงบิด สำหรับการใช้โมเมนต์การทำงานสูงสุดที่อนุญาตกับชิ้นส่วนและส่วนประกอบของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนในอนาคต ด้วยขนาดขั้นต่ำ สินค้าต้องแข็งแรง มั่นคง และรับประกัน ปลอดภัยในการทำงานในสภาพการทำงานที่หลากหลายแม้ในสภาวะที่รุนแรงที่สุด

การคำนวณแบบไดนามิกดำเนินการเพื่อกำหนดลักษณะต่างๆ ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในโหมดตัวแปรของการทำงาน

การออกแบบประเภทเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

TOA พักฟื้นสามารถแบ่งออกได้ตามการออกแบบให้เพียงพอ จำนวนมากของกลุ่ม ที่มีชื่อเสียงและใช้กันอย่างแพร่หลายคือแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน อากาศ (ครีบท่อ) เปลือกและท่อ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อในท่อ เปลือกและเพลท และอื่นๆ นอกจากนี้ยังมีประเภทที่แปลกใหม่และเฉพาะทางสูง เช่น เกลียว (ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนคอยล์) หรือแบบขูด ซึ่งใช้งานได้กับแบบหนืดหรือแบบอื่นๆ อีกมาก

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน "ท่อในท่อ"

พิจารณาการคำนวณที่ง่ายที่สุดของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบ "ท่อในท่อ" โครงสร้าง ประเภทที่กำหนด TOA ถูกทำให้เรียบง่ายที่สุดเท่าที่จะทำได้ ตามกฎแล้วจะปล่อยเข้าไปในยางในของอุปกรณ์ น้ำหล่อเย็นร้อนเพื่อลดการสูญเสียและในเคสหรือใน ท่อนอก, สตาร์ทน้ำยาหล่อเย็น งานของวิศวกรในกรณีนี้ลดลงเพื่อกำหนดความยาวของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนดังกล่าวตามพื้นที่ที่คำนวณได้ของพื้นผิวการแลกเปลี่ยนความร้อนและเส้นผ่านศูนย์กลางที่กำหนด

เป็นมูลค่าเพิ่มที่นี่ในเทอร์โมไดนามิกส์แนวคิดของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนในอุดมคติถูกนำมาใช้นั่นคืออุปกรณ์ที่มีความยาวไม่สิ้นสุดซึ่งตัวพาความร้อนทำงานในกระแสทวนและความแตกต่างของอุณหภูมินั้นทำงานอย่างสมบูรณ์ระหว่างกัน การออกแบบไปป์อินไปป์ใกล้เคียงกับข้อกำหนดเหล่านี้มากที่สุด และถ้าคุณใช้สารหล่อเย็นในกระแสทวนก็จะเป็นสิ่งที่เรียกว่า "กระแสทวนกลับของจริง" (และไม่ข้ามเหมือนใน TOAs ของเพลท) หัวอุณหภูมิทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดกับองค์กรของการเคลื่อนไหว อย่างไรก็ตาม เมื่อคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบ "pipe in pipe" สิ่งที่ควรทำนั้นควรเป็นจริงและอย่าลืมส่วนประกอบด้านลอจิสติกส์ รวมไปถึงความง่ายในการติดตั้งด้วย ความยาวของรถบรรทุกยูโรคือ 13.5 เมตร ไม่ใช่ทั้งหมด อาคารเทคนิคปรับให้เข้ากับการลื่นไถลและการติดตั้งอุปกรณ์ความยาวนี้

ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ

ดังนั้นบ่อยครั้งมากที่การคำนวณอุปกรณ์ดังกล่าวไหลเข้าสู่การคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่ออย่างราบรื่น นี่คืออุปกรณ์ที่มัดท่ออยู่ในเรือนเดียว (ปลอก) ล้างด้วยสารหล่อเย็นต่างๆ ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของอุปกรณ์ ตัวอย่างเช่น ในคอนเดนเซอร์ สารทำความเย็นจะไหลเข้าสู่ตัวเครื่อง และน้ำจะไหลเข้าสู่ท่อ ด้วยวิธีนี้การเคลื่อนย้ายสื่อจะสะดวกและมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ ในทางตรงกันข้ามในเครื่องระเหยสารทำความเย็นจะเดือดในหลอดในขณะที่ถูกล้างด้วยของเหลวเย็น (น้ำ, น้ำเกลือ, ไกลคอล ฯลฯ ) ดังนั้นการคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อจึงลดลงเพื่อลดขนาดของอุปกรณ์ ในขณะเดียวกันก็เล่นกับเส้นผ่านศูนย์กลางของตัวเรือน เส้นผ่านศูนย์กลางและตัวเลข ท่อภายในและความยาวของเครื่องมือวิศวกรถึงค่าที่คำนวณได้ของพื้นที่ผิวการแลกเปลี่ยนความร้อน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน Air

หนึ่งในความนิยมมากที่สุดในวันนี้ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบครีบท่อ พวกมันถูกเรียกว่างู โดยไม่ได้ติดตั้งแค่พัดลมคอยล์ยูนิต (จากพัดลม + คอยล์ภาษาอังกฤษคือ "fan" + "coil") ใน หน่วยในร่มแยกระบบและลงท้ายด้วยเครื่องกู้คืนขนาดยักษ์ ก๊าซไอเสีย(การกำจัดความร้อนจากก๊าซไอเสียที่ร้อนและถ่ายโอนไปยังความต้องการความร้อน) ในโรงงานหม้อไอน้ำที่ CHP นั่นคือเหตุผลที่การคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนคอยล์ขึ้นอยู่กับการใช้งานที่ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนนี้จะเริ่มทำงาน เครื่องทำความเย็นแบบใช้ลมอุตสาหกรรม (VOPs) ที่ติดตั้งในห้องแช่แข็งแบบช็อกของเนื้อสัตว์ใน ตู้แช่แข็ง อุณหภูมิต่ำและที่วัตถุอื่น ๆ ของการทำความเย็นอาหาร จำเป็นต้องมีคุณลักษณะการออกแบบบางอย่างในการออกแบบ ระยะห่างระหว่างแผ่น (ครีบ) ควรสูงสุดเพื่อเพิ่มเวลา งานต่อเนื่องระหว่างรอบการละลายน้ำแข็ง ในทางกลับกัน เครื่องระเหยสำหรับศูนย์ข้อมูล (ศูนย์ประมวลผลข้อมูล) มีขนาดกะทัดรัดที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยยึดระยะห่างระหว่างแผ่นกระจกให้เหลือน้อยที่สุด เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนดังกล่าวทำงานใน "โซนสะอาด" ที่ล้อมรอบด้วยตัวกรองละเอียด (สูงถึงระดับ HEPA) ดังนั้นการคำนวณนี้จึงดำเนินการโดยเน้นที่การลดขนาด

แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน

ปัจจุบันแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนอยู่ในความต้องการที่มั่นคง ในแบบของฉัน ออกแบบพวกมันสามารถพับได้อย่างสมบูรณ์และกึ่งเชื่อม บัดกรีด้วยทองแดงและบัดกรีด้วยนิกเกิล เชื่อมและบัดกรีด้วยการแพร่ การคำนวณความร้อนของแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนค่อนข้างยืดหยุ่นและไม่มีปัญหาใด ๆ สำหรับวิศวกร ในกระบวนการคัดเลือก คุณสามารถเล่นกับชนิดของเพลต ความลึกของช่องเจาะ ชนิดของครีบ ความหนาของเหล็ก วัสดุต่างๆและที่สำคัญที่สุด - อุปกรณ์ขนาดมาตรฐานหลายรุ่นที่มีขนาดต่างกัน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนดังกล่าวต่ำและกว้าง (สำหรับ อบไอน้ำน้ำ) หรือสูงและแคบ (แยกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับระบบปรับอากาศ) พวกเขายังมักจะใช้สำหรับสื่อการเปลี่ยนแปลงเฟส เช่น เป็นคอนเดนเซอร์, เครื่องระเหย, ดีซุปเปอร์ฮีทเตอร์, พรีคอนเดนเซอร์ ฯลฯ การคำนวณทางความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบสองเฟสนั้นซับซ้อนกว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของเหลวและของเหลวเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม สำหรับวิศวกรที่มีประสบการณ์ งานนี้สามารถแก้ไขได้และไม่มีปัญหาใด ๆ เพื่ออำนวยความสะดวกในการคำนวณดังกล่าว นักออกแบบสมัยใหม่ใช้ฐานข้อมูลคอมพิวเตอร์เชิงวิศวกรรม ซึ่งคุณสามารถค้นหาข้อมูลที่จำเป็นมากมาย รวมถึงไดอะแกรมสถานะของสารทำความเย็นในการปรับใช้ใดๆ เช่น โปรแกรม CoolPack

ตัวอย่างการคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

วัตถุประสงค์หลักของการคำนวณคือการคำนวณพื้นที่ที่ต้องการของพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อน พลังงานความร้อน (การทำความเย็น) มักจะระบุไว้ในเงื่อนไขอ้างอิง อย่างไรก็ตาม ในตัวอย่างของเรา เราจะคำนวณพลังงานดังกล่าว เพื่อตรวจสอบเงื่อนไขอ้างอิงเอง บางครั้งก็เกิดข้อผิดพลาดขึ้นในแหล่งข้อมูล งานหนึ่งของวิศวกรผู้มีความสามารถคือการค้นหาและแก้ไขข้อผิดพลาดนี้ ตัวอย่างเช่น ลองคำนวณแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนประเภท "ของเหลว-ของเหลว" ปล่อยให้มันเป็นเครื่องทำลายความดันในอาคารสูง ในการขนถ่ายอุปกรณ์โดยใช้แรงกด วิธีนี้มักใช้ในการสร้างตึกระฟ้า ที่ด้านหนึ่งของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน เรามีน้ำที่มีอุณหภูมิขาเข้า Tin1 = 14 ᵒС และอุณหภูมิทางออก Тout1 = 9 ᵒС และด้วยอัตราการไหล G1 = 14,500 kg / h และอีกด้านหนึ่ง - รวมถึงน้ำ แต่เท่านั้น ด้วยพารามิเตอร์ต่อไปนี้: Тin2 = 8 ᵒС, Тout2 = 12 ᵒС, G2 = 18 125 กก./ชม.

พลังงานที่ต้องการ (Q0) คำนวณโดยใช้สูตรสมดุลความร้อน (ดูรูปด้านบน สูตร 7.1) โดยที่ Ср คือความจุความร้อนจำเพาะ (ค่าในตาราง) เพื่อความง่ายในการคำนวณ เราใช้ค่าความจุความร้อนที่ลดลง Срв = 4.187 [kJ/kg*ᵒС] พวกเราเชื่อว่า:

Q1 \u003d 14,500 * (14 - 9) * 4.187 \u003d 303557.5 [kJ / h] \u003d 84321.53 W \u003d 84.3 kW - ด้านแรกและ

Q2 \u003d 18 125 * (12 - 8) * 4.187 \u003d 303557.5 [kJ / h] \u003d 84321.53 W \u003d 84.3 kW - ด้านที่สอง

โปรดทราบว่า ตามสูตร (7.1) Q0 = Q1 = Q2 ไม่ว่าจะคำนวณจากด้านใด

นอกจากนี้ ตามสมการการถ่ายเทความร้อนพื้นฐาน (7.2) เราจะพบพื้นที่ผิวที่ต้องการ (7.2.1) โดยที่ k คือสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน (ถ่ายเท่ากับ 6350 [W / m 2 ]) และ ΔТav.log - ความแตกต่างของอุณหภูมิลอการิทึมเฉลี่ยคำนวณตามสูตร (7.3):

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

F แล้ว \u003d 84321 / 6350 * 1.4428 \u003d 9.2 ม. 2

ในกรณีที่ไม่ทราบค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน การคำนวณแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนจะซับซ้อนกว่าเล็กน้อย ตามสูตร (7.4) เราพิจารณาเกณฑ์ Reynolds โดยที่ ρ คือความหนาแน่น [kg / m 3] η คือความหนืดไดนามิก [N * s / m 2] v คือความเร็วของตัวกลางใน ช่อง [m / s], d cm - เส้นผ่านศูนย์กลางช่องเปียก [m]

ใช้ตารางหาค่าของเกณฑ์ Prandtl ที่เราต้องการและใช้สูตร (7.5) เราจะได้เกณฑ์ Nusselt โดยที่ n = 0.4 - ภายใต้เงื่อนไขการให้ความร้อนของเหลวและ n = 0.3 - ภายใต้เงื่อนไขของ ทำให้ของเหลวเย็นลง

นอกจากนี้ ตามสูตร (7.6) เราจะคำนวณค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนจากสารหล่อเย็นแต่ละตัวไปที่ผนัง และตามสูตร (7.7) เราคำนวณค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนซึ่งเราแทนที่ด้วยสูตร (7.2.1) เพื่อคำนวณ พื้นที่ผิวแลกเปลี่ยนความร้อน

ในสูตรเหล่านี้ λ คือค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน ϭ คือความหนาของผนังช่อง α1 และ α2 คือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนจากตัวพาความร้อนแต่ละตัวไปยังผนัง

การคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (การออกแบบและการตรวจสอบ)

มีการคำนวณการออกแบบและตรวจสอบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

จุดประสงค์ของการคำนวณการออกแบบคือการกำหนดพื้นผิวการแลกเปลี่ยนความร้อนที่ต้องการและโหมดการทำงานของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อให้แน่ใจว่าการถ่ายเทความร้อนที่ระบุจากตัวพาความร้อนหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่ง งานของการคำนวณการตรวจสอบคือการกำหนดปริมาณของการถ่ายเทความร้อนและอุณหภูมิสุดท้ายของตัวพาความร้อนในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่กำหนดซึ่งมีพื้นผิวการแลกเปลี่ยนความร้อนที่รู้จักภายใต้สภาวะการทำงานที่กำหนด การคำนวณเหล่านี้ใช้สมการการถ่ายเทความร้อนและสมดุลความร้อน

ในการคำนวณการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน อัตราการไหลของตัวพาความร้อนตัวใดตัวหนึ่ง อุณหภูมิเริ่มต้นและอุณหภูมิสุดท้าย ตลอดจนอุณหภูมิเริ่มต้นของตัวพาความร้อนตัวอื่นมักจะระบุ

Q \u003d G 1 (ฉัน t1 -ฉัน t2) z \u003d G 2 (ฉัน t3 - ฉัน t4)

G 1, G 2 - ปริมาณน้ำหล่อเย็นร้อนและเย็น kg / h

I t1, I t2 - เอนทาลปีของสารหล่อเย็นร้อนที่อุณหภูมิขาเข้าและทางออกของอุปกรณ์ kcal/kg

ชั่วโมง - ประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อน เท่ากับ 0.95-0.97

I t3, I t4 - เอนทาลปีของสารหล่อเย็นที่อุณหภูมิทางเข้าและทางออกจากอุปกรณ์ kcal/kg

2. พื้นผิวตัวแลกเปลี่ยนความร้อนถูกกำหนดจากสมการการถ่ายเทความร้อนพื้นฐาน:

Q=KFt เฉลี่ย F=Q/Kt เฉลี่ย

โดยที่ F คือพื้นผิวของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน m2

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน K, kcal / m 2 h deg

t cf - ความแตกต่างของอุณหภูมิลอการิทึมเฉลี่ย

3. ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนถูกกำหนดโดยการคำนวณหรือนำบนพื้นฐานของข้อมูลจริงขึ้นอยู่กับ ระบอบอุณหภูมิการทำงานของอุปกรณ์และการไหลของผลิตภัณฑ์เข้าสู่อุปกรณ์

4. จำนวนที่ต้องการของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทั่วไปคำนวณโดยสูตร:

โดยที่ F คือพื้นผิวที่คำนวณได้ของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน m 2

F 1 - พื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนมาตรฐานหนึ่งตัว m 2

5. ความแตกต่างของอุณหภูมิเฉลี่ยในกรณีของกระแสทวนและการไหลไปข้างหน้าจะแสดงเป็น:

t cf \u003d (Dt ใน - Dt n) / (2.3lg Dt ใน / Dt n)

โดยที่ Dt in - ความแตกต่างของอุณหภูมิสูงสุดระหว่างกระแสที่ปลายตัวแลกเปลี่ยนความร้อน

Dt n - ความแตกต่างของอุณหภูมิต่ำสุดระหว่างกระแสที่ปลายตัวแลกเปลี่ยนความร้อน

นอกจากนี้ หากอัตราส่วนของความแตกต่างของอุณหภูมิที่ใหญ่ที่สุดกับค่าที่เล็กที่สุดมีค่าน้อยกว่าหรือเท่ากับสอง ความแตกต่างของอุณหภูมิเฉลี่ยจะถูกกำหนดโดย:

t cf \u003d (Dt ใน + Dt n) / 2

6. ด้วยกากบาทและกระแสผสม tav เท่ากับ:

t cf \u003d e t cf

โดยที่ e เป็นปัจจัยแก้ไขที่คำนึงถึงความแตกต่างระหว่างกระแสไขว้และกระแสผสมจากกระแสทวน t cf โค้ง. - ความแตกต่างของอุณหภูมิกระแสตรง

การคำนวณการตรวจสอบของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีพื้นผิวการถ่ายเทความร้อนที่รู้จักประกอบด้วยกฎในการกำหนดปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทและอุณหภูมิสุดท้ายของตัวพาความร้อนตามค่าเริ่มต้นที่กำหนดและ ค่าใช้จ่ายที่กำหนด. ความจำเป็นในการคำนวณดังกล่าวอาจเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น หากผลจากการคำนวณการออกแบบ เลือกอุปกรณ์ที่ทำให้เป็นมาตรฐานซึ่งมีขอบของพื้นผิวที่สำคัญ รวมทั้งเมื่อออกแบบวงจรอนุกรมแบบขนานที่ซับซ้อนสำหรับเชื่อมต่อเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนมาตรฐาน อาจจำเป็นต้องมีการคำนวณการตรวจสอบเพื่อระบุความสามารถของอุปกรณ์ที่มีอยู่ระหว่างการเปลี่ยนไปใช้โหมดการออกแบบของการทำงาน

แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนในระบบทำความเย็น ความต้องการค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนสูง - อุณหภูมิขาเข้า/ขาออกสูงสุด - คุณสมบัติหลักอุปกรณ์ที่ใช้ในระบบทำความเย็น เช่น คลังสินค้าห้องเย็นและระบบระบายอากาศ ด้วยประสบการณ์อันยาวนานของ Alfa Laval ในการทำโปรไฟล์เพลท ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิของลำธารที่ออกจากเครื่องถึง 0.5 °C นอกจากนี้ ควรสังเกตว่าความแตกต่างนี้เกิดขึ้นได้ด้วยการไหลของของเหลวหนึ่งครั้งผ่านอุปกรณ์ที่มีหัวฉีดสี่หัวที่ด้านหน้าของอุปกรณ์ ซึ่งทำให้การติดตั้งและบำรุงรักษาเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทำได้ง่ายขึ้นมาก District cooling (เครื่องปรับอากาศ) ส่วนประกอบหลักของระบบทำความเย็นแบบ District คือที่มาของความเย็น ซึ่งปกติคือตู้เย็น น้ำหรือสารละลายไกลคอลถูกทำให้เย็นลงในเครื่องระเหยและความร้อนจะถูกลบออกจากด้านควบแน่นในคอนเดนเซอร์ การใช้แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนทั้งในวงจรร้อนและวงจรระเหยเย็นให้ประโยชน์อย่างแท้จริง ตัวอย่างเช่น คอนเดนเซอร์อาจถูกทำให้เย็นโดยโอเพนซอร์สของการทำความเย็น เช่น น้ำทะเลหรือน้ำในแม่น้ำ อย่างไรก็ตาม บ่อยครั้งที่สภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าวของโอเพ่นซอร์สดังกล่าวอาจทำให้อุปกรณ์ตู้เย็นเสียหายได้ แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนที่อยู่ระหว่างสื่อทั้งสองจะช่วยแก้ปัญหานี้ได้ ในวงจรเครื่องระเหย สามารถใช้แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อแยกวงจรเย็นที่สะอาดและเย็นออกเป็นสองวงจร เพื่อป้องกันอุปกรณ์จาก ความดันสูง(ตัวแยกส่วนไฮดรอลิกที่เรียกว่า) ระบายความร้อนโดยตรง การระบายความร้อนโดยตรงเป็นวิธีที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมในการใช้พลังงานความร้อน ให้ ใช้ดีที่สุด อุปกรณ์ทำความเย็นมันสร้างแหล่งความเย็นที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม สร้างความสะดวกสบายให้กับผู้ใช้ เพิ่มความซ้ำซ้อนของอุปกรณ์ ลดความจำเป็นในการ ซ่อมบำรุงและประหยัดพื้นที่ในการติดตั้งอุปกรณ์ นอกจากนี้ยังช่วยลดต้นทุนการลงทุนและเพิ่มความเก่งกาจของระบบ การใช้แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนในระบบขยายโดยตรงจะทำให้ความแตกต่างของแรงดันระหว่างวงจรเป็นกลาง เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน Alfa Laval ที่มีคุณลักษณะแตกต่างกันหลากหลายรับประกันความเป็นไปได้ของการแก้ปัญหาทางเทคนิคที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเกือบทุกวัตถุประสงค์ที่เกี่ยวข้องกับการสร้างปากน้ำที่สะดวกสบาย วัสดุของเพลท ซีล และหัวฉีด เพลทสามารถทำจากวัสดุที่สามารถประทับตราได้ เหล็กกล้าไร้สนิมที่ใช้กันมากที่สุดคือ AISI 304, AISI 316 และไททาเนียม ซีลยังสามารถทำจากอีลาสโตเมอร์ได้หลากหลาย แต่ส่วนใหญ่ทำจากไนไตรล์และ EPDM ท่อเกลียวทำมาจาก ของสแตนเลสหรือไททาเนียม เช่นเดียวกับ M6 และเหล็กกล้าคาร์บอน การเชื่อมต่อหน้าแปลนอาจไม่มีโอริงหรือสวมยาง สแตนเลส ไททาเนียม หรือโลหะผสมอื่นๆ ขึ้นอยู่กับรุ่น แรงดันและอุณหภูมิสูงสุด มีทุกรุ่นพร้อมเฟรม การออกแบบต่างๆและสามารถแล้วเสร็จได้ หลากหลายชนิดจานกับ ความหนาต่างกันและรูปแบบขึ้นอยู่กับแรงกดในการออกแบบ อุณหภูมิสูงสุดที่อุปกรณ์ได้รับการออกแบบขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ทำซีล

พวกเขา. Saprykin หัวหน้านักเทคโนโลยี
OOO พีเอ็นทีเค เทคโนโลยีพลังงาน, นิจนีย์ นอฟโกรอด

บทนำ

การใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอย่างกว้างขวาง หลากหลายชนิดในด้านวิศวกรรมพลังงานความร้อนและเทคโนโลยีด้านอื่นๆ ทำให้จำเป็นต้องมีวิธีการคำนวณที่ช่วยให้คุณคำนวณพารามิเตอร์ของตัวพาความร้อนสำหรับสภาวะของโหมดการทำงานนอกการออกแบบได้อย่างรวดเร็ว

ความต้องการนี้เกี่ยวข้องกับผู้เชี่ยวชาญส่วนใหญ่ที่ทำงานในด้านการออกแบบและการทำงานของระบบที่มีเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

ความรู้เรื่อง "พฤติกรรม" ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (HE) ใน โหมดนอกการออกแบบจำเป็นสำหรับ ทางเลือกที่เหมาะสมอุปกรณ์ (ปั๊ม วาล์วควบคุม และองค์ประกอบอื่น ๆ ของระบบท่อ รวมถึงการซ่อมบำรุง) เพื่อกำหนดค่าการไหลของความร้อนและอัตราการไหลของตัวพาความร้อนในกรณีที่ไม่มีเครื่องวัดการไหล เพื่อประเมินระดับความสะอาด (การปนเปื้อน) ของพื้นผิวความร้อนของ TO และวัตถุประสงค์อื่นๆ

วันนี้ตลาดอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนมีทั้งต่างประเทศและ ผู้ผลิตในประเทศผลิต TO ที่หลากหลายมาก วิธีการคำนวณที่มีอยู่ไม่ได้คำนึงถึงคุณสมบัติของการบำรุงรักษาเฉพาะและ คุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์น้ำ.

อุทธรณ์ไปยังผู้ผลิต TO ด้วยการร้องขอเพื่อทำการคำนวณเพิ่มเติมสำหรับที่มีอยู่แล้วและในการดำเนินงาน TO ไม่สะดวกหรือเป็นไปไม่ได้เสมอไป

ประเภทและประเภทของการบำรุงรักษาต่างกัน คุณสมบัติการออกแบบ, ฟลักซ์ความร้อนที่คำนวณได้, ช่วงอุณหภูมิของตัวพาความร้อน ผู้ผลิตอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนแต่ละรายมีโปรแกรมเฉพาะสำหรับการคำนวณ TO โดยคำนึงถึงลักษณะเฉพาะของตนเอง

ด้วยพารามิเตอร์เดียวกัน - การไหลของความร้อนและสี่อุณหภูมิของสารหล่อเย็นที่พอร์ต - TO ผู้ผลิตต่างๆค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน (KTP) และพื้นที่ของพื้นผิวทำความร้อนแตกต่างกัน นั่นคือข้อมูลเกี่ยวกับ คุณสมบัติเฉพาะตัวของ TO นี้มีอยู่ในลักษณะการออกแบบ

วิธีการตรวจสอบการคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

เป็นไปตามคำอธิบายของกระบวนการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนโดยใช้เกณฑ์ของ Nusselt

คุณคำนวณการไหลของความร้อนและอัตราการไหลของตัวพาความร้อน

โปรดทราบว่าเมื่อแก้ปัญหา 1-3 ค่า Q จะขึ้นอยู่กับความแม่นยำในการวัดอุณหภูมิทั้งสี่ที่พอร์ต TO เป็นอย่างมาก

สำหรับงาน 10 - การกำหนดระดับความสะอาดของพื้นผิวความร้อน β - สูตรที่ได้จาก สมการทั่วไป (1):

ตัวอย่างการคำนวณการคำนวณทำตามสูตร 1 และ 3 m=0.73

ในจุดความร้อนของระบบ เครื่องทำความร้อนอำเภอที่มีไว้สำหรับให้ความร้อน น้ำประปาสำหรับความต้องการการจ่ายน้ำร้อน (DHW) ทำงานในการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่หลากหลายมาก

อุณหภูมิ น้ำประปาที่ทางเข้า TO ในระหว่างวันเปลี่ยนจาก 5 เป็น 50 ° C (หมุนเวียน

ในกรณีที่ไม่มีการบริโภคน้ำ) ในทางกลับกัน ในระหว่างฤดูกาล อุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นที่ทางเข้า TO สามารถเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่ 70 ถึง 150°C

นอกจากนี้การไหลของความร้อนสำหรับการจ่ายน้ำร้อนที่ส่งโดย TO ในระหว่างวันในกรณีที่ไม่มีถังเก็บ น้ำร้อนสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่ 10 เท่าขึ้นไป

ในตาราง. 2 แสดงการคำนวณโหมดการทำงานของ single-pass PHE ประเภท M 10V ที่มีพื้นผิวทำความร้อน 30.96 m2 PHE ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ความร้อนสูงสุดทุกชั่วโมง โหลด DHW 2,000 กิโลวัตต์และเชื่อมต่อกับเครือข่ายทำความร้อนโดย วงจรขนาน. อุณหภูมิการออกแบบสำหรับการเลือก PHE คือ:

■ สำหรับทำน้ำร้อน: ที่ทางเข้าถึง HW01 τ1=70 °C; ที่ทางออกจาก PTO t2=30 °C;

■ สำหรับน้ำอุ่น: ที่ทางเข้าไปยังตัวแลกเปลี่ยนความร้อน τ2=5 OC; ที่ทางออกของ PHE τ1 = 60 °C

โหมด 1 - คำนวณ

โหมด 2 คือค่าสูงสุด ระบอบฤดูหนาว, อุณหภูมิของน้ำร้อนคือ

t1=130°C ในกรณีนี้ อัตราการไหล G1 จะลดลงเหลือ 14.2 ตันต่อชั่วโมง และอุณหภูมิ t2 จะลดลงเหลือ 8.9 °C

โหมด 3 ถือว่ามีชั้นของมาตราส่วน S=0.1 มม. เพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิ τ1 =60 °C อัตราการไหล G1 จะเพิ่มขึ้นเป็น 65 ตันต่อชั่วโมง และอุณหภูมิ t2 ถึง 43.6 °C

โหมด 4 ถือว่ามีชั้นของมาตราส่วน S=0.3 มม. (β=0.46) หากด้านความร้อนไม่มีความเป็นไปได้ที่จะเพิ่มอัตราการไหลที่สูงกว่า Θ^δδ t/h แล้ว Q จะลดลงเป็น 1648 kW, t2 เพิ่มขึ้นเป็น 48.2 °C และ t1 ลดลงเป็น 50.3 °C

โหมด 5 และ 6 กำลังหมุนเวียนอยู่ ในโหมด 6 ที่ t1=130 °C อัตราการไหลของสารหล่อเย็นทำความร้อนจะลดลงเหลือ 6^2 t/h (มากกว่า 20 เท่าเมื่อเทียบกับโหมด 1)

การค้นพบ

1. มีการเสนอวิธีการตรวจสอบการคำนวณของ HEs แบบ single-pass แบบกระแสสลับระหว่างน้ำสู่น้ำ ซึ่งประกอบด้วยสมการที่เกี่ยวข้องกับการไหลของความร้อนถึงอุณหภูมิสี่ตัวของตัวพาความร้อนที่พอร์ตที่ระดับความสะอาดต่างๆ ของพื้นผิวการถ่ายเทความร้อน

2. จากสมการที่เสนอ เป็นไปได้ตามระบอบการออกแบบที่ทราบของ TO ( ลักษณะการออกแบบซึ่งรวมถึง: การไหลของความร้อน ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน อุณหภูมิสี่ตัวพาความร้อน ระดับความบริสุทธิ์) คำนวณพารามิเตอร์ของตัวพาความร้อนสำหรับโหมดอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อกำหนดในกรณีที่ไม่มีเครื่องวัดการไหลค่า การไหลของความร้อนและอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นตามผลการวัดอุณหภูมิสี่จุดที่พอร์ต TO

3. วิธีการที่นำเสนอสามารถปรับให้เข้ากับการคำนวณ TOs แบบ single-pass แบบทวนกระแสด้วยตัวกลางที่เป็นของเหลวอื่น ๆ ที่ไม่ใช่น้ำได้อย่างง่ายดาย

วรรณกรรม

1. SP 41-101-95. จุดความร้อน

2. Zinger N.M. , Taradai A.M. , Barmina L.S. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน Lamellar ในระบบจ่ายความร้อน มอสโก: Energoatomizdat, 1995.

3. Orbis V.S. , Adamova M.A. เพื่อการวินิจฉัย เงื่อนไขทางเทคนิคเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน // ประหยัดพลังงาน 2548 หมายเลข 2