ข้อแนะนำในการเลือกแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน การคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน: ตัวอย่าง

การคำนวณแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นกระบวนการคำนวณทางเทคนิคที่ออกแบบมาเพื่อค้นหาโซลูชันที่ต้องการในระบบจ่ายความร้อนและการใช้งาน

ข้อมูลเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่จำเป็นสำหรับการคำนวณทางเทคนิค:

• ชนิดปานกลาง (ตัวอย่าง น้ำ-น้ำ น้ำไอน้ำ น้ำน้ำมัน ฯลฯ)
• อัตราการไหลของมวลของตัวกลาง (t/h) - ถ้าไม่ทราบภาระความร้อน
• อุณหภูมิของตัวกลางที่ทางเข้าไปยังตัวแลกเปลี่ยนความร้อน °C (ด้านร้อนและเย็น)
• อุณหภูมิปานกลางที่ทางออกของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน °C (ด้านร้อนและเย็น)

ในการคำนวณข้อมูล คุณจะต้อง:

• จาก ข้อมูลจำเพาะ(TU) ซึ่งออกโดยองค์กรจัดหาความร้อน
• จากสัญญากับองค์กรจัดหาความร้อน
• จากเงื่อนไขอ้างอิง (TOR) จาก Ch. วิศวกร นักเทคโนโลยี

ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับข้อมูลเริ่มต้นสำหรับการคำนวณ

1. อุณหภูมิที่ทางเข้าและทางออกของทั้งสองวงจร
   ตัวอย่างเช่น พิจารณาหม้อไอน้ำที่อุณหภูมิขาเข้าสูงสุดคือ 55 °C และ LMTD คือ 10 องศา ดังนั้น ยิ่งความแตกต่างนี้มากเท่าไร เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนก็จะยิ่งราคาถูกลงและเล็กลงเท่านั้น
2. อุณหภูมิใช้งานสูงสุดที่อนุญาต แรงดันปานกลาง
   ยิ่งพารามิเตอร์ยิ่งแย่ ราคายิ่งถูกลง พารามิเตอร์และต้นทุนของอุปกรณ์กำหนดข้อมูลโครงการ
3. การไหลของมวล (ม.) ของตัวกลางในการทำงานทั้งสองวงจร (กก./วินาที, กก./ชม.)
   พูดง่ายๆ ก็คือ นี่คือปริมาณงานของอุปกรณ์ บ่อยครั้งที่สามารถระบุพารามิเตอร์ได้เพียงตัวเดียว - ปริมาตรของการไหลของน้ำซึ่งมีให้โดยจารึกแยกต่างหากบนปั๊มไฮดรอลิก วัดใน ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมงหรือลิตรต่อนาที
   การคูณการไหลของปริมาตรด้วยความหนาแน่น สามารถคำนวณการไหลของมวลรวมได้ โดยปกติความหนาแน่นของสื่อการทำงานจะแตกต่างกันไปตามอุณหภูมิของน้ำ ตัวบ่งชี้สำหรับน้ำเย็นจาก ระบบกลางเท่ากับ 0.99913
4. พลังงานความร้อน (P, kW)
   ภาระความร้อนคือปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาจากอุปกรณ์ กำหนด ภาระความร้อนคุณสามารถใช้สูตร (ถ้าเรารู้พารามิเตอร์ทั้งหมดข้างต้น):
   P = m * cp *δtโดยที่ m คืออัตราการไหลของตัวกลาง cp- ความจุความร้อนจำเพาะ (สำหรับน้ำร้อนถึง 20 องศา เท่ากับ 4.182 kJ / (กก. * ° C)) δt- ความแตกต่างของอุณหภูมิที่ทางเข้าและทางออกของวงจรเดียว (t1 - t2).
5. ลักษณะเพิ่มเติม

• การเลือกวัสดุของเพลตนั้นคุ้มค่าที่จะทราบความหนืดและประเภทของสื่อการทำงาน
• ความแตกต่างของอุณหภูมิเฉลี่ย LMTD (คำนวณโดยใช้สูตร ΔT1 - ΔT2/(ใน ΔT1/ ΔT2), ที่ไหน ∆T1 = T1(อุณหภูมิที่ทางเข้าของวงจรร้อน) - T4 (ทางออกของวงจรร้อน)
  และ ∆T2 = T2(ช่องต่อวงจรเย็น) - T3 (ช่องต่อวงจรเย็น);
• ระดับมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม (R) ไม่ค่อยถูกนำมาพิจารณาเนื่องจากพารามิเตอร์นี้จำเป็นเฉพาะในบางกรณีเท่านั้น ตัวอย่างเช่น: ระบบ เครื่องทำความร้อนอำเภอไม่ต้องการพารามิเตอร์นี้

ประเภทของการคำนวณทางเทคนิคของอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน

การคำนวณความร้อน

ต้องทราบข้อมูลของตัวพาความร้อนในการคำนวณทางเทคนิคของอุปกรณ์ ข้อมูลเหล่านี้ควรรวมถึง: คุณสมบัติทางเคมีกายภาพ อัตราการไหล และอุณหภูมิ (เริ่มต้นและสุดท้าย) หากไม่ทราบข้อมูลของพารามิเตอร์ตัวใดตัวหนึ่ง จะถูกกำหนดโดยใช้การคำนวณเชิงความร้อน

การคำนวณความร้อนได้รับการออกแบบมาเพื่อกำหนดลักษณะสำคัญของอุปกรณ์ ได้แก่ อัตราการไหลของน้ำหล่อเย็น ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน ภาระความร้อน ความแตกต่างของอุณหภูมิเฉลี่ย พบพารามิเตอร์ทั้งหมดเหล่านี้โดยใช้สมดุลความร้อน

มาดูตัวอย่างการคำนวณทั่วไปกัน

ในอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน พลังงานความร้อนจะหมุนเวียนจากกระแสหนึ่งไปยังอีกกระแสหนึ่ง สิ่งนี้เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการทำความร้อนหรือความเย็น

Q = Q ก. = Q x

คิว- ปริมาณความร้อนที่ส่งหรือรับโดยสารหล่อเย็น [W]

Q g \u003d G g c g (t gn - t gk) และ Q x \u003d G x c x (t xk - t xn)

จี กรัม, x– ปริมาณการใช้สารหล่อเย็นร้อนและเย็น [กก./ชม.]
ด้วย r, x– ความจุความร้อนของสารหล่อเย็นร้อนและเย็น [J/kg องศา]
t g, x น
t g, x k– อุณหภูมิสุดท้ายของตัวพาความร้อนและความเย็น [°C];

ในขณะเดียวกัน พึงระลึกไว้เสมอว่าปริมาณความร้อนเข้าและออกส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับสถานะของสารหล่อเย็น หากสถานะคงที่ระหว่างการทำงาน การคำนวณจะทำตามสูตรด้านบน หากสารหล่อเย็นอย่างน้อยหนึ่งตัวเปลี่ยนสถานะการรวมตัว การคำนวณความร้อนขาเข้าและขาออกควรดำเนินการตามสูตรด้านล่าง:

Q \u003d Gc p (t p - t us) + Gr + Gc ถึง (t เรา - t ถึง)

r
จาก p ถึง– ความจุความร้อนจำเพาะของไอน้ำและคอนเดนเสท [J/kg องศา]
t ถึง– อุณหภูมิของคอนเดนเสทที่ทางออกของอุปกรณ์ [°C]

คำศัพท์ที่หนึ่งและสามควรแยกออกจากด้านขวาของสูตรหากคอนเดนเสทไม่เย็นลง ไม่รวมพารามิเตอร์เหล่านี้ สูตรจะมีนิพจน์ต่อไปนี้:

คิวภูเขา = Qคอนดิ = Gr

ด้วยสูตรนี้ เรากำหนดอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็น:

จีภูเขา = Q/cภูเขา(tนาย – tgk) หรือ Gห้องโถง = Q/cห้องโถง(thk – txn)

สูตรสำหรับอัตราการไหลหากความร้อนอยู่ในไอน้ำ:

G คู่ = Q/ Gr

จี– ปริมาณการใช้น้ำหล่อเย็นตามลำดับ [กก./ชม.];
คิว– ปริมาณความร้อน [W];
กับ– ความจุความร้อนจำเพาะของตัวพาความร้อน [J/kg deg];
r– ความร้อนของการควบแน่น [J/kg];
t g, x น– อุณหภูมิเริ่มต้นของสารหล่อเย็นร้อนและเย็น [°C];
t g, x k– อุณหภูมิสุดท้ายของตัวพาความร้อนและความเย็น [°C]

แรงหลักของการถ่ายเทความร้อนคือความแตกต่างระหว่างส่วนประกอบต่างๆ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าเมื่อผ่านสารหล่อเย็น อุณหภูมิของการไหลจะเปลี่ยนไป ตัวบ่งชี้ความแตกต่างของอุณหภูมิก็เปลี่ยนไปด้วย ดังนั้นจึงควรใช้ค่าเฉลี่ยในการคำนวณ ความแตกต่างของอุณหภูมิในการเคลื่อนที่ทั้งสองทิศทางสามารถคำนวณได้โดยใช้ค่าเฉลี่ยลอการิทึม:

∆t cf = (∆t b - ∆t m) / ln (∆t b / ∆t m)ที่ไหน ∆t b, ∆t m– ความแตกต่างของอุณหภูมิเฉลี่ยที่มากขึ้นและน้อยกว่าของตัวพาความร้อนที่ทางเข้าและทางออกของอุปกรณ์ การหาค่าที่จุดตัดและกระแสผสมของตัวพาความร้อนเกิดขึ้นตามสูตรเดียวกันกับการเพิ่มตัวประกอบการแก้ไข
∆t cf = ∆t cf f การแก้ไข. ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนสามารถกำหนดได้ดังนี้:

1/k = 1/α 1 + δ st /λ st + 1/α 2 + R zag

ในสมการ:

δ st– ความหนาของผนัง [มม.];
λ st– ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนของวัสดุผนัง [W/m องศา]
α 1,2- ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนของผนังด้านในและด้านนอก [W / m 2 deg];
R zagคือค่าสัมประสิทธิ์การปนเปื้อนของผนัง

การคำนวณโครงสร้าง

ในการคำนวณประเภทนี้ มีสองชนิดย่อย: การคำนวณแบบละเอียดและโดยประมาณ

การคำนวณโดยประมาณออกแบบมาเพื่อกำหนดพื้นผิวของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ขนาดของส่วนการไหล และการค้นหาค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยประมาณ งานสุดท้ายเสร็จสิ้นโดยใช้วัสดุอ้างอิง

การคำนวณพื้นผิวการแลกเปลี่ยนความร้อนโดยประมาณดำเนินการโดยใช้สูตรต่อไปนี้:

F \u003d Q / k ∆t cf [m 2]

ขนาดของส่วนการไหลของตัวพาความร้อนถูกกำหนดจากสูตร:

S \u003d G / (w ρ) [m 2]

จี
(w ρ)คืออัตราการไหลของมวลสารหล่อเย็น [kg/m 2 s] สำหรับการคำนวณ จะใช้อัตราการไหลตามประเภทของตัวพาความร้อน:

หลังการสร้างสรรค์ การคำนวณโดยประมาณเลือกตัวแลกเปลี่ยนความร้อนบางตัวที่เหมาะสมกับพื้นผิวที่ต้องการอย่างเต็มที่ จำนวนเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสามารถเข้าถึงได้ทั้งหน่วยเดียวและหลายหน่วย หลังจากนั้นจะทำการคำนวณโดยละเอียดในอุปกรณ์ที่เลือกโดยมีเงื่อนไขที่กำหนด

หลังจากทำการคำนวณอย่างสร้างสรรค์แล้วจะมีการกำหนดตัวบ่งชี้เพิ่มเติมสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแต่ละประเภท

หากใช้แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน จะต้องกำหนดมูลค่าของจังหวะการทำความร้อนและค่าของตัวกลางที่จะให้ความร้อน ในการทำเช่นนี้ เราต้องใช้สูตรต่อไปนี้:

X g / X โหลด \u003d (โหลด G g / G) 0.636 (โหลด∆P g / ∆P) 0.364 (1000 - t โหลด avg / 1000 - t g เฉลี่ย)

G gr, โหลด– ปริมาณการใช้ตัวพาความร้อน [กก./ชม.];
∆P gr โหลด– แรงดันตกคร่อมตัวพาความร้อน [kPa];
t gr, โหลด cf– อุณหภูมิเฉลี่ยของตัวพาความร้อน [°C];

หากอัตราส่วน Xgr/Xnagr น้อยกว่าสอง เราก็เลือกเลย์เอาต์สมมาตร หากมีมากกว่าสอง ให้เลือกเลย์เอาต์ที่ไม่สมมาตร

ด้านล่างนี้เป็นสูตรที่เราคำนวณจำนวนช่องสัญญาณกลาง:

m โหลด = G โหลด / w เลือก f mk ρ 3600

จี โหลด– ปริมาณการใช้น้ำหล่อเย็น [กก./ชม.];
w opt– อัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นที่เหมาะสมที่สุด [m/s];
ฉ ถึง- ส่วนที่ว่างของช่อง interlamellar หนึ่งช่อง (ทราบจากลักษณะของแผ่นที่เลือก)

การคำนวณไฮดรอลิก

กระแสเทคโนโลยีที่ไหลผ่าน อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนสูญเสียหัวหรือแรงดันการไหล เนื่องจากอุปกรณ์แต่ละชิ้นมีความต้านทานไฮดรอลิกของตัวเอง

สูตรที่ใช้ค้นหาความต้านทานไฮดรอลิกที่ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนสร้าง:

∆Р p = (λ·( l/d) + ∑ζ) (ρw 2/2)

∆p พี– การสูญเสียแรงดัน [Pa];
λ คือสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน
l – ความยาวท่อ [ม.];
d – เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ [ม.];
∑ζ คือผลรวมของสัมประสิทธิ์ความต้านทานเฉพาะที่
ρ - ความหนาแน่น [กก. / ม. 3];
w– ความเร็วการไหล [m/s]

จะตรวจสอบความถูกต้องของการคำนวณแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนได้อย่างไร?

เมื่อคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนนี้ จำเป็นต้องระบุพารามิเตอร์ต่อไปนี้:

• เงื่อนไขใดที่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนมีไว้สำหรับและตัวบ่งชี้ที่จะสร้าง
• คุณสมบัติการออกแบบทั้งหมด: จำนวนและเลย์เอาต์ของเพลต วัสดุที่ใช้ ขนาดเฟรม ประเภทของการเชื่อมต่อ แรงกดในการออกแบบ ฯลฯ
• ขนาด, น้ำหนัก, ปริมาตรภายใน.

- ขนาดและประเภทของการเชื่อมต่อ

- ข้อมูลโดยประมาณ

ต้องเหมาะสมกับทุกสภาวะที่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของเราจะเชื่อมต่อและทำงาน

- วัสดุแผ่นและซีล

ก่อนอื่นต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขการใช้งานทั้งหมด ตัวอย่างเช่น: แผ่นจากง่าย ของสแตนเลสหรือหากคุณถอดแยกชิ้นส่วนในสภาพแวดล้อมที่ตรงกันข้ามโดยสิ้นเชิง คุณไม่จำเป็นต้องติดตั้งเพลทไททาเนียมสำหรับระบบทำความร้อนแบบธรรมดา จะไม่สมเหตุสมผลเลย มากกว่า คำอธิบายโดยละเอียดวัสดุและความเหมาะสมสำหรับสภาพแวดล้อมเฉพาะ คุณสามารถดูได้ที่นี่

- ขอบของพื้นที่มลพิษ

ไม่อนุญาตให้มีขนาดใหญ่เกินไป (ไม่เกิน 50%) หากพารามิเตอร์มากกว่า แสดงว่าเลือกตัวแลกเปลี่ยนความร้อนไม่ถูกต้อง

ตัวอย่างการคำนวณสำหรับแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน

ข้อมูลเบื้องต้น:

มาแปลงข้อมูลเป็นค่าปกติกัน:

คิว= 2.5 Gcal/ชั่วโมง = 2,500,000 kcal/ชั่วโมง

จี= 65,000 กก./ชม.

มาทำการคำนวณโหลดเพื่อทราบการไหลของมวลกัน เนื่องจากข้อมูลโหลดความร้อนนั้นแม่นยำที่สุด เนื่องจากผู้ซื้อหรือลูกค้าไม่สามารถคำนวณการไหลของมวลได้อย่างแม่นยำ

ปรากฎว่าข้อมูลที่ให้ไว้ไม่ถูกต้อง

แบบฟอร์มนี้ยังสามารถใช้ได้เมื่อเราไม่ทราบข้อมูลใดๆ มันจะพอดีถ้า:

• ไม่มีการไหลของมวล
• ไม่มีข้อมูลโหลดความร้อน
• ไม่ทราบอุณหภูมิของวงจรภายนอก

ตัวอย่างเช่น:

นี่คือวิธีที่เราพบอัตราการไหลของมวลที่ไม่ทราบมาก่อนหน้านี้ของตัวกลางวงจรเย็น โดยมีเพียงพารามิเตอร์ของตัวกลางที่ร้อนเท่านั้น

วิธีคำนวณแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน (วิดีโอ)

หลักการทั่วไปสำหรับการออกแบบโครงร่างการจ่ายความร้อน

ระบบจ่ายความร้อนเป็นระบบสำหรับการขนส่งพลังงานความร้อน (ในรูปของน้ำร้อนหรือไอน้ำ) จากแหล่งพลังงานความร้อนไปยังผู้บริโภค

ระบบจ่ายความร้อนส่วนใหญ่ประกอบด้วยสามส่วน: แหล่งความร้อน ผู้ใช้ความร้อน เครือข่ายความร้อนที่ทำหน้าที่ขนส่งความร้อนจากแหล่งกำเนิดไปยังผู้บริโภค

1. หม้อไอน้ำที่โรงงาน CHP หรือโรงต้มน้ำ
2. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเครือข่าย
3. ปั๊มหมุนเวียน
4. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของระบบจ่ายน้ำร้อน
5. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของระบบทำความร้อน

บทบาทขององค์ประกอบวงจร:

• หน่วยหม้อไอน้ำ - แหล่งความร้อนการถ่ายเทความร้อนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงไปยังสารหล่อเย็น
• อุปกรณ์สูบน้ำ - การสร้างการไหลเวียนของน้ำหล่อเย็น
• ท่อจ่าย - การจ่ายสารหล่อเย็นที่อุ่นจากแหล่งสู่ผู้บริโภค
• ท่อส่งกลับ - การส่งคืนสารหล่อเย็นที่ระบายความร้อนด้วยความเย็นไปยังแหล่งที่มาจากผู้บริโภค
• อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน - การแปลงพลังงานความร้อน

กราฟอุณหภูมิ

ในประเทศของเราได้มีการนำกฎระเบียบด้านการจ่ายความร้อนคุณภาพสูงมาใช้กับผู้บริโภค กล่าวคือ โดยไม่เปลี่ยนอัตราการไหลของสารหล่อเย็นผ่านระบบที่ใช้ความร้อน ความแตกต่างของอุณหภูมิที่ทางเข้าและทางออกของระบบจะเปลี่ยนไป

ทำได้โดยการเปลี่ยนอุณหภูมิในท่อจ่ายขึ้นอยู่กับอุณหภูมิภายนอก ยิ่งอุณหภูมิภายนอกต่ำเท่าไร อุณหภูมิในท่อจ่ายก็จะยิ่งสูงขึ้น ดังนั้นอุณหภูมิของไปป์ไลน์ส่งคืนก็เปลี่ยนแปลงตามการพึ่งพานี้เช่นกัน และระบบทั้งหมดที่ใช้ความร้อนได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงข้อกำหนดเหล่านี้

กราฟของการพึ่งพาอุณหภูมิของสารหล่อเย็นในท่อจ่ายและท่อส่งกลับเรียกว่ากราฟอุณหภูมิของระบบจ่ายความร้อน

ตารางอุณหภูมิกำหนดโดยแหล่งจ่ายความร้อน ขึ้นอยู่กับความจุ ความต้องการของเครือข่ายทำความร้อน และความต้องการของผู้บริโภค กราฟอุณหภูมิตั้งชื่อตามอุณหภูมิสูงสุดในท่อจ่ายและส่งคืน: 150/70, 95/70 ...

ตัดกราฟในส่วนบน - เมื่อห้องหม้อไอน้ำมีพลังงานไม่เพียงพอ

ตัดกราฟที่ด้านล่าง - เพื่อให้มั่นใจถึงความสามารถในการทำงานของระบบ DHW

การทำงานของระบบทำความร้อนดำเนินการตามกำหนดการ 95/70 เป็นหลักเพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิเฉลี่ยในเครื่องทำความร้อนที่ 82.5 ° C ที่ -30 ° C

หากแหล่งความร้อนกำหนดอุณหภูมิที่ต้องการในท่อจ่ายน้ำ อุณหภูมิที่ต้องการในท่อส่งกลับจะถูกจัดเตรียมโดยผู้ใช้ความร้อนด้วยระบบที่ใช้ความร้อน หากมีการประเมินค่าสูงเกินไปของอุณหภูมิของน้ำที่ไหลกลับจากผู้บริโภค นั่นหมายถึงการทำงานที่ไม่น่าพอใจของระบบและมีค่าปรับ เนื่องจากจะทำให้การทำงานของแหล่งความร้อนเสื่อมลง ทำให้ประสิทธิภาพลดลง ดังนั้นจึงมีองค์กรกำกับดูแลพิเศษที่เฝ้าติดตามว่าระบบที่ใช้ความร้อนของผู้บริโภคให้อุณหภูมิน้ำที่ส่งคืนตาม แผนภูมิอุณหภูมิหรือด้านล่าง อย่างไรก็ตาม ในบางกรณี อนุญาตให้มีการประเมินค่าสูงเกินไปได้ เป็นต้น เมื่อติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

ตาราง 150/70 จะช่วยให้ถ่ายเทความร้อนจากแหล่งความร้อนด้วยต้นทุนน้ำหล่อเย็นที่ต่ำกว่า อย่างไรก็ตาม น้ำหล่อเย็นที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 105 ° C ไม่สามารถจ่ายให้กับระบบทำความร้อนในโรงเลี้ยงได้ ดังนั้น กำหนดการจึงลดลง เช่น 95/70 การลดลงทำได้โดยการติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหรือโดยการผสมน้ำที่ส่งคืนเข้าไปในท่อจ่าย

ไฮดรอลิคของเครือข่ายความร้อน

การไหลเวียนของน้ำในระบบจ่ายความร้อนดำเนินการโดยปั๊มเครือข่ายที่บ้านหม้อไอน้ำและจุดความร้อน เนื่องจากความยาวของเส้นทางค่อนข้างมาก ความแตกต่างของแรงดันในท่อจ่ายและท่อส่งกลับ ซึ่งปั๊มสร้างขึ้น จะลดลงตามระยะห่างจากปั๊ม

จะเห็นได้จากรูปที่สำหรับผู้บริโภคที่อยู่ห่างไกลที่สุด แรงดันตกคร่อมที่น้อยที่สุดที่มีอยู่ เช่นสำหรับ ดำเนินการตามปกติระบบที่ใช้ความร้อนจึงมีความจำเป็นที่จะต้องมีความต้านทานไฮดรอลิกน้อยที่สุดเพื่อให้แน่ใจว่าน้ำไหลผ่านที่จำเป็น

การคำนวณแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับระบบทำความร้อน

น้ำร้อนสามารถเตรียมได้โดยใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

ที่ การคำนวณแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับทำน้ำร้อนข้อมูลเริ่มต้นจะใช้สำหรับช่วงเวลาที่หนาวที่สุด กล่าวคือ เมื่อจำเป็นต้องใช้อุณหภูมิสูงสุดและปริมาณการใช้ความร้อนสูงสุดตามนั้น นี่เป็นโหมดที่แย่ที่สุดสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ออกแบบมาเพื่อให้ความร้อน

คุณลักษณะของการคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับระบบทำความร้อนคืออุณหภูมิของน้ำที่ไหลกลับที่ด้านความร้อนสูงเกินไป สิ่งนี้ได้รับอนุญาตตามวัตถุประสงค์ เนื่องจากโดยหลักการแล้วตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่พื้นผิวใดๆ ไม่สามารถทำให้น้ำกลับคืนสู่อุณหภูมิของกราฟโดยหลักการแล้ว ถ้าน้ำที่มีอุณหภูมิของกราฟเข้าสู่ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนผ่านด้านที่ให้ความร้อนที่ทางเข้าไปยังตัวแลกเปลี่ยนความร้อน . โดยปกติแล้วจะอนุญาตให้มีความแตกต่างกันที่ 5-15°C

การคำนวณแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับระบบน้ำร้อน

ที่ การคำนวณ แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับระบบน้ำร้อนข้อมูลเริ่มต้นจะถูกนำไปใช้สำหรับช่วงการเปลี่ยนแปลงเช่น เมื่ออุณหภูมิของตัวกลางให้ความร้อนต่ำ (โดยปกติคือ 70 ° C) น้ำเย็นมีอุณหภูมิต่ำสุด (2-5 °C) และในขณะเดียวกันระบบทำความร้อนยังคงทำงานอยู่ ซึ่งเป็นช่วงเดือนพฤษภาคม-กันยายน นี่เป็นโหมดที่แย่ที่สุดสำหรับตัวแลกเปลี่ยนความร้อน DHW

ภาระการออกแบบสำหรับระบบ DHW จะพิจารณาจากการมีอยู่ในสถานที่ซึ่งมีการติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของถังเก็บ

ในกรณีที่ไม่มีถัง จะมีการคำนวณแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับโหลดสูงสุด นั่นคือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจะต้องให้ความร้อนกับน้ำแม้ในภาวะขาดทุนสูงสุด

เมื่อมีถังสะสม เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบจานจะถูกคำนวณสำหรับการโหลดเฉลี่ยต่อชั่วโมง ถังเก็บมีการเติมอย่างต่อเนื่องและชดเชยการขาดทุนสูงสุด เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนควรจัดหาเฉพาะถังเท่านั้น

อัตราส่วนการโหลดสูงสุดและเฉลี่ยต่อชั่วโมงในบางกรณีถึง 4-5 เท่า

โปรดทราบว่าสะดวกในการคำนวณแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยตัวเอง

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 ตัวอย่างเช่น ลองอาบแดดบนชายหาดในวันที่อากาศอบอุ่นในฤดูร้อน 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 ช่วยลดขนาดของอุปกรณ์ที่เลือกในขณะที่ยังคงรักษาลักษณะทางเทคนิคดั้งเดิมที่จำเป็นในกระบวนการทางเทคโนโลยี

ประเภทของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

ก่อนคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจะพิจารณาจากประเภทของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน TOA ทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่: เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหมุนเวียนและแบบหมุนเวียน ความแตกต่างหลักระหว่างพวกเขามีดังนี้: ใน TOAs ที่สร้างใหม่ การแลกเปลี่ยนความร้อนเกิดขึ้นผ่านผนังที่แยกสารหล่อเย็นสองตัว ในขณะที่ตัวกลางที่สร้างใหม่นั้นจะมีการสัมผัสกันโดยตรงระหว่างตัวกลางสองตัว มักจะผสมและต้องแยกตัวแยกพิเศษในภายหลัง 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 สิ่งเหล่านี้เป็นพื้นฐานที่จำเป็นในการออกแบบอุปกรณ์ใหม่ และเป็นพื้นฐานของวิธีการคำนวณรุ่นต่อมาของอุปกรณ์ที่คล้ายกัน งานหลักของการคำนวณความร้อนของ TOA คือการกำหนดพื้นที่ที่ต้องการของพื้นผิวการแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับการทำงานที่มั่นคงของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและการรักษาพารามิเตอร์ที่ต้องการของสื่อที่ทางออก 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 สำหรับทางเดินของสารหล่อเย็นถือเป็นงานหลักสำหรับบุคคล - เพื่อเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการถ่ายเทความร้อนในบริเวณนี้ นั่นคือสื่อตัวหนึ่งต้องถ่ายเทและอีกตัวหนึ่งได้รับความร้อนมากที่สุดในช่วงระยะเวลาต่ำสุดของการไหล สำหรับสิ่งนี้ มักจะใช้พื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนเพิ่มเติม ในรูปแบบของซี่โครงพื้นผิวที่พัฒนาแล้ว (เพื่อแยกชั้นย่อยลามินาร์ขอบเขตและเพิ่มความปั่นป่วนของการไหล) อัตราส่วนความสมดุลที่เหมาะสมที่สุดของการสูญเสียไฮดรอลิก พื้นที่ผิวแลกเปลี่ยนความร้อน คุณลักษณะของน้ำหนักและขนาด และพลังงานความร้อนที่ถูกกำจัดนั้นเป็นผลมาจากการผสมผสานระหว่างการคำนวณทางความร้อน ไฮดรอลิก และโครงสร้างของ TOA

การคำนวณวิจัย

การคำนวณวิจัยของ TOA ดำเนินการบนพื้นฐานของผลลัพธ์ที่ได้จากการคำนวณเชิงความร้อนและการตรวจสอบยืนยัน ตามกฎแล้วจำเป็นต้องทำการแก้ไขครั้งสุดท้ายในการออกแบบเครื่องมือที่ออกแบบไว้ นอกจากนี้ยังดำเนินการเพื่อแก้ไขสมการใดๆ ที่รวมอยู่ในรูปแบบการคำนวณที่ดำเนินการของ TOA ซึ่งได้มาจากการสังเกต (ตามข้อมูลการทดลอง) การคำนวณวิจัยเกี่ยวข้องกับการคำนวณหลายสิบครั้งและบางครั้งหลายร้อยครั้งตามแผนพิเศษที่พัฒนาและดำเนินการในการผลิตตามทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ของการวางแผนการทดลอง ผลลัพธ์เผยอิทธิพล เงื่อนไขต่างๆและ ปริมาณทางกายภาพเกี่ยวกับตัวชี้วัดประสิทธิภาพ TOA

การคำนวณอื่นๆ

เมื่อคำนวณพื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนอย่าลืมความต้านทานของวัสดุ การคำนวณความแข็งแรงของ TOA รวมถึงการตรวจสอบหน่วยที่ออกแบบไว้สำหรับความเค้น แรงบิด สำหรับการใช้โมเมนต์การทำงานสูงสุดที่อนุญาตกับชิ้นส่วนและส่วนประกอบของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนในอนาคต ด้วยขนาดขั้นต่ำ สินค้าต้องแข็งแรง มั่นคง และรับประกัน ปลอดภัยในการทำงานในสภาพการทำงานที่หลากหลายแม้ในสภาวะที่รุนแรงที่สุด

การคำนวณแบบไดนามิกดำเนินการเพื่อกำหนดลักษณะต่างๆ ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในโหมดตัวแปรของการทำงาน

การออกแบบประเภทเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

TOA แบบพักฟื้นสามารถแบ่งออกได้เป็นจำนวนค่อนข้างมากตามการออกแบบ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีชื่อเสียงและใช้กันอย่างแพร่หลายคือแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนอากาศ (ครีบท่อ) เปลือกและท่อเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบ "ท่อในท่อ" เปลือกและเพลทและอื่น ๆ นอกจากนี้ยังมีประเภทที่แปลกใหม่และเฉพาะทางสูง เช่น เกลียว (ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนคอยล์) หรือแบบขูด ซึ่งใช้งานได้กับแบบหนืดหรือแบบอื่นๆ อีกมาก

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน "ท่อในท่อ"

พิจารณาการคำนวณที่ง่ายที่สุดของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบ "ท่อในท่อ" โครงสร้าง ประเภทที่กำหนด TOA ถูกทำให้เรียบง่ายที่สุดเท่าที่จะทำได้ ตามกฎแล้วจะปล่อยเข้าไปในท่อด้านในของอุปกรณ์ น้ำหล่อเย็นร้อนเพื่อลดการสูญเสียให้เหลือน้อยที่สุด และปล่อยสารหล่อเย็นลงในปลอกหุ้มหรือเข้าไปในท่อด้านนอก งานของวิศวกรในกรณีนี้ลดลงเพื่อกำหนดความยาวของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนตามพื้นที่คำนวณของพื้นผิวการแลกเปลี่ยนความร้อนและขนาดที่กำหนด

เป็นมูลค่าเพิ่มที่นี่ในเทอร์โมไดนามิกส์แนวคิดของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนในอุดมคติถูกนำมาใช้นั่นคืออุปกรณ์ที่มีความยาวไม่สิ้นสุดซึ่งตัวพาความร้อนทำงานในกระแสทวนและความแตกต่างของอุณหภูมินั้นทำงานอย่างสมบูรณ์ระหว่างกัน การออกแบบไปป์อินไปป์ใกล้เคียงกับข้อกำหนดเหล่านี้มากที่สุด และถ้าคุณใช้สารหล่อเย็นในกระแสทวน สิ่งนี้จะเรียกว่า "กระแสทวนกลับของจริง" (และไม่ข้าม เหมือนในเพลท TOA) หัวอุณหภูมิทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดกับองค์กรของการเคลื่อนไหว อย่างไรก็ตาม เมื่อคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบ "ท่อในท่อ" สิ่งที่ควรทำคือสมจริงและไม่ลืมองค์ประกอบด้านลอจิสติกส์ รวมไปถึงความง่ายในการติดตั้งด้วย ความยาวของรถบรรทุกยูโรคือ 13.5 เมตร ไม่ใช่ทั้งหมด อาคารเทคนิคปรับให้เข้ากับการลื่นไถลและการติดตั้งอุปกรณ์ความยาวนี้

ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ

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

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน Air

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่พบมากที่สุดในปัจจุบันคือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบครีบท่อ พวกมันถูกเรียกว่างู ที่ซึ่งไม่ได้ติดตั้งแค่ชุดคอยล์พัดลม (จากอังกฤษ fan + coil คือ "fan" + "coil") ในหน่วยในร่มของระบบแยกส่วนและลงท้ายด้วย recuperators ยักษ์ ก๊าซไอเสีย(การกำจัดความร้อนจากก๊าซไอเสียที่ร้อนและถ่ายโอนไปยังความต้องการความร้อน) ในโรงงานหม้อไอน้ำที่ CHP นั่นคือเหตุผลที่การคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนคอยล์ขึ้นอยู่กับการใช้งานที่ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนนี้จะเริ่มทำงาน เครื่องทำความเย็นแบบใช้ลมสำหรับอุตสาหกรรม (IOC) ที่ติดตั้งในตู้แช่แข็งแบบพ่นเนื้อ ตู้แช่แข็งอุณหภูมิต่ำ และสิ่งอำนวยความสะดวกในการทำความเย็นอาหารอื่นๆ คุณสมบัติการออกแบบในการแสดงของคุณ ระยะห่างระหว่างแผ่น (ครีบ) ควรสูงสุดเพื่อเพิ่มเวลา งานต่อเนื่องระหว่างรอบการละลายน้ำแข็ง ในทางกลับกัน เครื่องระเหยสำหรับศูนย์ข้อมูล (ศูนย์ประมวลผลข้อมูล) มีขนาดกะทัดรัดที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยยึดระยะห่างระหว่างแผ่นกระจกให้เหลือน้อยที่สุด เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนดังกล่าวทำงานใน "โซนสะอาด" ที่ล้อมรอบด้วยตัวกรองละเอียด (สูงถึงระดับ HEPA) ดังนั้นการคำนวณนี้จึงดำเนินการโดยเน้นที่การลดขนาด

แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน

ปัจจุบันแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนอยู่ในความต้องการที่มั่นคง ตามการออกแบบของพวกเขา พวกเขาสามารถพับได้อย่างสมบูรณ์และกึ่งเชื่อม, บัดกรีทองแดงและบัดกรีนิกเกิล, เชื่อมและบัดกรีโดยการแพร่กระจาย (โดยไม่ต้องบัดกรี) การคำนวณความร้อนของแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนค่อนข้างยืดหยุ่นและไม่มีปัญหาใด ๆ สำหรับวิศวกร ในขั้นตอนการคัดเลือก คุณสามารถเล่นกับชนิดของเพลต ความลึกของการเจาะช่อง ชนิดของครีบ ความหนาของเหล็ก วัสดุต่างๆและที่สำคัญที่สุด - อุปกรณ์ขนาดมาตรฐานหลายรุ่นที่มีขนาดต่างกัน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนดังกล่าวต่ำและกว้าง (สำหรับการทำความร้อนด้วยไอน้ำของน้ำ) หรือสูงและแคบ (สำหรับแยกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับระบบปรับอากาศ) พวกเขายังมักจะใช้สำหรับสื่อการเปลี่ยนแปลงเฟส เช่น เป็นคอนเดนเซอร์, เครื่องระเหย, ดีซุปเปอร์ฮีทเตอร์, พรีคอนเดนเซอร์ ฯลฯ การคำนวณทางความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบสองเฟสนั้นยากกว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของเหลวและของเหลวเล็กน้อย 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.

กำลังไฟฟ้าที่ต้องการ (Q0) คำนวณโดยใช้สูตรสมดุลความร้อน (ดูรูปด้านบน สูตร 7.1) โดยที่ Cp 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) เราได้รับเกณฑ์ Nusselt โดยที่ n = 0.4 - ภายใต้เงื่อนไขการให้ความร้อนของเหลวและ n = 0.3 - ภายใต้สภาวะของของเหลว ระบายความร้อน

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

ในสูตรเหล่านี้ λ คือค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน ϭ คือความหนาของผนังช่อง α1 และ α2 คือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนจากตัวพาความร้อนแต่ละตัวไปยังผนัง