วิธีการวัดประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบกะทัดรัด

วิธีการวัดประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบกะทัดรัด

ในฐานะซัพพลายเออร์ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบกะทัดรัดการทำความเข้าใจวิธีการวัดประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่จำเป็นเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อขนาดกะทัดรัดมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่าง ๆ รวมถึงการประมวลผลทางเคมีการผลิตพลังงานและระบบ HVAC เนื่องจากประสิทธิภาพสูงและการออกแบบขนาดกะทัดรัด ในโพสต์บล็อกนี้ฉันจะหารือเกี่ยวกับพารามิเตอร์และวิธีการสำหรับการวัดประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อขนาดกะทัดรัด

พารามิเตอร์ประสิทธิภาพหลัก

อัตราการถ่ายเทความร้อน

อัตราการถ่ายเทความร้อนเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ประสิทธิภาพที่สำคัญที่สุดของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน มันแสดงถึงปริมาณของความร้อนที่ถ่ายโอนจากของเหลวร้อนไปยังของเหลวเย็นต่อหน่วยเวลา อัตราการถ่ายเทความร้อน (q) สามารถคำนวณได้โดยใช้สมการต่อไปนี้:

[q = m_h c_ {p, h} (t_ {h, ใน} -t_ {h, out}) = m_c c_ {p, c} (t_ {c, out} -t_ {c, ใน})]

โดยที่ (m_h) และ (m_c) เป็นอัตราการไหลของมวลของของเหลวร้อนและเย็นตามลำดับ (c_ {p, h}) และ (c_ {p, c}) เป็นความสามารถในการระบายความร้อนเฉพาะของของเหลวร้อนและเย็นและ (t_ {h, ใน}) อุณหภูมิทางเข้าและทางออกของของเหลวร้อนและเย็น

ในการวัดอัตราการถ่ายเทความร้อนอย่างถูกต้องจำเป็นต้องวัดอัตราการไหลของมวลและอุณหภูมิของของเหลวร้อนและเย็น มิเตอร์การไหลของมวลสามารถใช้ในการวัดอัตราการไหลของมวลในขณะที่เทอร์โมคัปเปิลหรือเครื่องตรวจจับอุณหภูมิความต้านทาน (RTDs) สามารถใช้ในการวัดอุณหภูมิ

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวม

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวม (U) เป็นการวัดความสามารถของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในการถ่ายเทความร้อน มันคำนึงถึงความต้านทานความร้อนของของเหลวร้อนและเย็นผนังท่อและชั้นเปรอะเปื้อนใด ๆ ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวมสามารถคำนวณได้โดยใช้สมการต่อไปนี้:

[q = ua \ delta t_ {lm}]

โดยที่ (a) คือพื้นที่ถ่ายเทความร้อนและ (\ delta t_ {lm}) คือบันทึก - ค่าเฉลี่ยอุณหภูมิที่แตกต่างกัน ความแตกต่างของบันทึก - ค่าเฉลี่ยของอุณหภูมิถูกคำนวณเป็น:

[\ delta t_ {lm} = \ frac {\ delta t_1- \ delta t_2} {\ ln (\ frac {\ delta t_1} {\ delta t_2})}]

โดยที่ (\ delta t_1) และ (\ delta t_2) คือความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างของเหลวร้อนและเย็นที่ปลายทั้งสองของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

เพื่อกำหนดค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวมอัตราการถ่ายเทความร้อนพื้นที่ถ่ายเทความร้อนและการบันทึก - ค่าเฉลี่ยอุณหภูมิจะต้องวัดความแตกต่าง พื้นที่การถ่ายเทความร้อนสามารถคำนวณได้ตามขนาดทางกายภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในขณะที่อัตราการถ่ายเทความร้อนและการบันทึก - ค่าเฉลี่ยอุณหภูมิเฉลี่ยถูกคำนวณตามที่อธิบายไว้ข้างต้น

ประสิทธิผล

ประสิทธิภาพ ((\ epsilon)) ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนถูกกำหนดเป็นอัตราส่วนของอัตราการถ่ายเทความร้อนจริงต่ออัตราการถ่ายเทความร้อนสูงสุด อัตราการถ่ายเทความร้อนสูงสุดที่เป็นไปได้เกิดขึ้นเมื่อของเหลวเย็นถูกทำให้ร้อนกับอุณหภูมิทางเข้าของของเหลวร้อน (สำหรับตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเคาน์เตอร์ - การไหล) ประสิทธิภาพสามารถคำนวณได้โดยใช้สมการต่อไปนี้:

[\ epsilon = \ frac {q} {q_ {max}}]

โดยที่ (q_ {max} = c_ {min} (t_ {h, ใน} -t_ {c, in})) และ (c_ {min}) เป็นค่าต่ำสุดของ (c_h = m_h c_ {p, h}) และ (c_c = m_c c_ {p, c})

ประสิทธิภาพให้การวัดว่าตัวแลกเปลี่ยนความร้อนทำงานได้ดีเพียงใดเมื่อเทียบกับศักยภาพสูงสุด ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นบ่งชี้ว่าตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น

วิธีการวัด

การวัดโดยตรง

การวัดโดยตรงเกี่ยวข้องกับการวัดพารามิเตอร์สำคัญเช่นอัตราการไหลของมวลอุณหภูมิและแรงกดดันโดยตรงโดยใช้เซ็นเซอร์ที่เหมาะสม ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้เครื่องวัดการไหลของมวลเทอร์โมคัปเปิลและเซ็นเซอร์ความดันสามารถติดตั้งได้ที่ทางเข้าและทางออกของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อวัดพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้อง โดยการรวบรวมข้อมูลเหล่านี้อัตราการถ่ายเทความร้อนค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวมและประสิทธิภาพสามารถคำนวณได้

อย่างไรก็ตามการวัดโดยตรงมีข้อ จำกัด บางประการ ตัวอย่างเช่นอาจเป็นเรื่องยากที่จะวัดอัตราการไหลของมวลอย่างถูกต้องโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการไหลของความเร็วสูงหรือสองเฟส นอกจากนี้การปรากฏตัวของชั้นเปรอะเปื้อนอาจส่งผลกระทบต่อความแม่นยำของการวัด

การวัดทางอ้อม

วิธีการวัดทางอ้อมสามารถใช้เพื่อเอาชนะข้อ จำกัด บางประการของการวัดโดยตรง วิธีหนึ่งดังกล่าวคือการใช้ความร้อน โดยการวัดอินพุตพลังงานและเอาต์พุตของระบบอัตราการถ่ายเทความร้อนสามารถกำหนดทางอ้อมได้ ตัวอย่างเช่นในกระบวนการทางเคมีอัตราการถ่ายเทความร้อนสามารถคำนวณได้ตามพลังงานที่ปล่อยออกมาหรือดูดซึมในปฏิกิริยาเคมี

วิธีการวัดทางอ้อมอีกวิธีหนึ่งคือการใช้ความสัมพันธ์ ความสัมพันธ์เชิงประจักษ์ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อประเมินค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวมตามคุณสมบัติทางกายภาพของของเหลวสภาพการไหลและรูปทรงเรขาคณิตของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ความสัมพันธ์เหล่านี้สามารถใช้ได้เมื่อการวัดโดยตรงไม่สามารถทำได้หรือเมื่อต้องการการประเมินประสิทธิภาพอย่างรวดเร็ว

ผลกระทบของการออกแบบและสภาพการดำเนินงานต่อประสิทธิภาพ

ประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อขนาดกะทัดรัดได้รับผลกระทบจากการออกแบบและสภาพการทำงาน พารามิเตอร์การออกแบบเช่นเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดความยาวของหลอดระยะห่างของหลอดและจำนวนหลอดอาจมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่ออัตราการถ่ายเทความร้อนและค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวม ตัวอย่างเช่นเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อขนาดเล็กโดยทั่วไปส่งผลให้ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนสูงขึ้นเนื่องจากพื้นที่ผิวที่เพิ่มขึ้นต่อปริมาตรหน่วย

สภาพการทำงานเช่นอัตราการไหลของมวลอุณหภูมิทางเข้าและคุณสมบัติของของไหลยังส่งผลต่อประสิทธิภาพ อัตราการไหลของมวลที่สูงขึ้นโดยทั่วไปจะเพิ่มอัตราการถ่ายเทความร้อน แต่พวกเขายังเพิ่มความดันลดลงในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน อุณหภูมิทางเข้าของของเหลวร้อนและเย็นกำหนดแรงผลักดันอุณหภูมิสำหรับการถ่ายเทความร้อนและคุณสมบัติของของเหลวเช่นความหนืดความหนาแน่นและความจุความร้อนจำเพาะต่อค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน

บทสรุป

การวัดประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อขนาดกะทัดรัดเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสร้างความมั่นใจในการทำงานที่มีประสิทธิภาพและสำหรับการตัดสินใจอย่างชาญฉลาดเกี่ยวกับการออกแบบและการดำเนินงาน โดยการวัดอัตราการถ่ายเทความร้อนค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวมและประสิทธิผลเราสามารถประเมินประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและระบุพื้นที่สำหรับการปรับปรุง

ที่ บริษัท ของเราเรามุ่งมั่นที่จะให้บริการเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อขนาดกะทัดรัดที่มีคุณภาพสูงซึ่งตอบสนองความต้องการเฉพาะของลูกค้าของเรา ของเราเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหลายท่อ-เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่ออุตสาหกรรม, และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนชนิดท่อได้รับการออกแบบและผลิตเพื่อให้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุด หากคุณมีความสนใจในการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ของเราหรือมีข้อกำหนดเฉพาะสำหรับใบสมัครของคุณโปรดติดต่อเราสำหรับการอภิปรายอย่างละเอียดและการเจรจาต่อรองการจัดซื้อจัดจ้าง

การอ้างอิง

1. Incropera, FP, Dewitt, DP, Bergman, TL, & LaVine, AS (2007) พื้นฐานของความร้อนและการถ่ายโอนมวล John Wiley & Sons
2. Shah, RK, & Sekulic, DP (2003) พื้นฐานของการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน John Wiley & Sons
3. Kakac, S. , & Liu, H. (2002) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน: การเลือกการจัดอันดับและการออกแบบความร้อน CRC Press