เฮ้ ในฐานะซัพพลายเออร์ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบกะทัดรัดฉันมักจะถูกถามเกี่ยวกับวิธีการคำนวณพื้นที่การถ่ายเทความร้อนของอุปกรณ์ที่ดีเหล่านี้ มันเป็นสิ่งสำคัญเมื่อพูดถึงการออกแบบและเลือกตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่เหมาะสมสำหรับความต้องการเฉพาะของคุณ ดังนั้นเรามาดำดิ่งลงไปและทำลายมันทีละขั้นตอน
ก่อนอื่นเรามาเข้าใจกันว่าทำไมการคำนวณพื้นที่การถ่ายเทความร้อนจึงสำคัญมาก พื้นที่ถ่ายเทความร้อนส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน โดยทั่วไปพื้นที่ขนาดใหญ่หมายถึงความร้อนที่สามารถถ่ายเทได้มากขึ้นระหว่างของเหลวทั้งสองที่ไหลผ่านเครื่องแลกเปลี่ยน สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมที่การควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำและประสิทธิภาพการใช้พลังงานเป็นสิ่งสำคัญเช่นในการแปรรูปทางเคมีการผลิตพลังงานและการผลิตอาหารและเครื่องดื่ม
ตอนนี้เรามาเข้าไปใน nitty - มีความกล้าหาญของการคำนวณ สูตรพื้นฐานสำหรับการคำนวณพื้นที่ถ่ายเทความร้อน (a) ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนนั้นได้มาจากสมการการถ่ายเทความร้อน:
Q = u * a * Δtlm
ที่ไหน:
- Q คืออัตราการถ่ายเทความร้อน (ในวัตต์หรือ BTU/H) นี่คือปริมาณความร้อนที่ต้องถ่ายโอนระหว่างของเหลวทั้งสอง
- U คือสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวม (ใน w/m²· k หรือ btu/h ·ft²·° F) มันคำนึงถึงปัจจัยต่าง ๆ เช่นการนำความร้อนของวัสดุอัตราการไหลของของเหลวและความต้านทานต่อการเปรอะเปื้อน
- A คือพื้นที่ถ่ายเทความร้อนที่เราต้องการคำนวณ (เป็นm²หรือft²)
- ΔTLMคือความแตกต่างของบันทึก - ค่าเฉลี่ย (LMTD) มันอธิบายถึงความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างของเหลวร้อนและเย็นที่ทางเข้าและทางออกของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
เริ่มต้นด้วยการคำนวณ Q, อัตราการถ่ายเทความร้อน มีสองวิธีทั่วไปในการทำเช่นนี้ หนึ่งขึ้นอยู่กับความจุความร้อนเฉพาะของของเหลว สูตรคือ:
q = m * cp * Δt
ที่ไหน:
- M คืออัตราการไหลของมวลของของเหลว (เป็น kg/s หรือ lb/h)
- CP คือความจุความร้อนที่เฉพาะเจาะจงของของเหลว (ใน j/kg · k หรือ btu/lb ·° F)
- ΔTคือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของของเหลว (ใน K หรือ° F)
ตัวอย่างเช่นหากคุณมีของเหลวร้อนที่มีอัตราการไหลของมวล 10 กิโลกรัม/วินาทีความจุความร้อนที่เฉพาะเจาะจง 4200 j/kg · k และจะเย็นลงจาก 100 ° C ถึง 60 ° C อัตราการถ่ายเทความร้อนสามารถคำนวณได้ดังนี้:
ΔT = 100 - 60 = 40 K
Q = 10 * 4200 * 40 = 1680000 W
ต่อไปเราจำเป็นต้องกำหนดค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวมค่านี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการรวมถึงประเภทของของเหลวระบอบการไหล (ลามินาร์หรือปั่นป่วน) และวัสดุของหลอด สำหรับน้ำ - ถึง - เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนน้ำค่า U สามารถอยู่ในช่วง 800 - 1500 W/m²· k สำหรับของเหลวหรือของเหลวที่มีความหนืดมากขึ้นที่มีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าค่า U จะต่ำกว่า คุณสามารถค้นหาค่า U ทั่วไปในคู่มือวิศวกรรมหรือดำเนินการทดลอง
ตอนนี้เรามาคำนวณบันทึก - ค่าเฉลี่ยความแตกต่างของอุณหภูมิ (ΔTLM) สูตรสำหรับΔTLMคือ:
ΔTlM = (ΔT1 - ΔT2)/ln (ΔT1/ΔT2)
ที่ไหน:
- ΔT1คือความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างของเหลวร้อนและเย็นที่ปลายด้านหนึ่งของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
- ΔT2คือความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างของเหลวร้อนและเย็นที่ปลายอีกด้านของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
ตัวอย่างเช่นถ้าทางเข้าของเหลวร้อนอยู่ที่ 100 ° C และของเหลวเย็นอยู่ที่ 20 ° C (ΔT1 = 100 - 20 = 80 ° C) และที่ทางออกของเหลวร้อนอยู่ที่ 60 ° C และของเหลวเย็นอยู่ที่ 50 ° C (ΔT2 = 60 - 50 = 10 ° C)
ΔTLM = (80 - 10)/ln (80/10) = (70)/ln (8) ≈30.4° C
ตอนนี้เรามี q, u และΔtlmเราสามารถจัดเรียงสมการการถ่ายเทความร้อน q = u * a * Δtlmเพื่อแก้ปัญหา A:
a = q/(u * Δtlm)
ใช้ค่าก่อนหน้าของเราที่ q = 1680000 w, u = 1,000 w/m²· k และΔtlm = 30.4 k:
A = 1680000/(1,000 * 30.4) ≈55.26m²
สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าการคำนวณเหล่านี้ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขในอุดมคติ ในการใช้งานจริง - โลกมีปัจจัยอื่น ๆ ที่ต้องพิจารณาเช่นการเปรอะเปื้อน การเปรอะเปื้อนคือการสะสมของการสะสมบนพื้นผิวการถ่ายเทความร้อนซึ่งสามารถลดค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวม ในการบัญชีสำหรับการเปรอะเปื้อนเรามักจะใช้ปัจจัยการเปรอะเปื้อน (RF) ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวมใหม่ u 'คำนวณเป็น:
1 / u '= 1 / u + rf
สิ่งนี้จะเพิ่มพื้นที่การถ่ายเทความร้อนที่ต้องการเพื่อให้แน่ใจว่าอัตราการถ่ายเทความร้อนเดียวกัน
ที่ บริษัท ของเราเรานำเสนอเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อขนาดกะทัดรัดที่หลากหลายเพื่อตอบสนองความต้องการที่แตกต่างกัน สำหรับผู้ที่กำลังมองหาตัวเลือกที่มีประสิทธิภาพ - ตัวเลือก [เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนท่อเหล็กอ่อนของเรา] (/ความร้อน - เครื่องแลกเปลี่ยน/ท่อ - ความร้อน - เครื่องแลกเปลี่ยน/อ่อน - เหล็ก - ท่อ - ท่อ - ความร้อน - exchanger.html) เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยม มันทนทานและเหมาะสำหรับการใช้งานอุตสาหกรรมมากมาย หากคุณต้องการเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีความต้านทานการกัดกร่อนสูง [เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนท่อสแตนเลสสตีลของเรา] (/ความร้อน - เครื่องแลกเปลี่ยน/ท่อ - ความร้อน - เครื่องแลกเปลี่ยน/เพล็กซ์ - สแตนเลส - เหล็ก - ท่อ - ความร้อน - exchanger.html) เป็นหนทางไป และสำหรับการใช้งานทั่วไป - การใช้งานที่มีความสะอาดและความต้านทานการกัดกร่อนมีความสำคัญ [เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสแตนเลสของเรา] (/ความร้อน - เครื่องแลกเปลี่ยน/ท่อ - ความร้อน - เครื่องแลกเปลี่ยน/สแตนเลส - เหล็ก - ความร้อน - exchanger.html) เป็นตัวเลือกยอดนิยม
การคำนวณพื้นที่ถ่ายเทความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบกะทัดรัดอาจดูซับซ้อนในตอนแรก แต่ด้วยสูตรที่เหมาะสมและการฝึกฝนเล็กน้อยมันจะง่ายขึ้นมาก หากคุณยังไม่แน่ใจหรือต้องการความช่วยเหลือในการเลือกตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่เหมาะสมสำหรับโครงการของคุณอย่าลังเลที่จะเข้าถึง เราอยู่ที่นี่เพื่อช่วยเหลือคุณเกี่ยวกับความต้องการเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทั้งหมด ไม่ว่าคุณจะอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการออกแบบหรือต้องการแทนที่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีอยู่ทีมผู้เชี่ยวชาญของเราสามารถให้คำแนะนำและการสนับสนุนที่คุณต้องการ
ดังนั้นหากคุณสนใจที่จะซื้อเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบ tubular ขนาดกะทัดรัดหรือมีคำถามใด ๆ เกี่ยวกับการคำนวณการถ่ายเทความร้อนอย่าลังเลที่จะติดต่อสำหรับการแชทที่เป็นมิตรและคำแนะนำจากมืออาชีพ เรายินดีที่จะช่วยคุณค้นหาทางออกที่สมบูรณ์แบบสำหรับข้อกำหนดการถ่ายเทความร้อนของคุณ
การอ้างอิง
- Incropera, FP, & Dewitt, DP (2002) พื้นฐานของความร้อนและการถ่ายโอนมวล ไวลีย์
- Holman, JP (2002) การถ่ายเทความร้อน McGraw - Hill