Hesabu ya joto exchanger: mfano. Hesabu ya eneo hilo, nguvu ya joto exchanger

Hesabu ya exchanger joto sasa inachukua chini ya dakika tano. shirika lolote kwamba inazalisha na kuuza vifaa kama kawaida inatoa kila mtu ajira mpango wao wenyewe. Inaweza kupakuliwa bila malipo kutoka kwa tovuti ya kampuni au fundi yao kuja ofisi yako na kufunga ni kwa bure. Hata hivyo, kutokana na hesabu hizo ni sahihi, tunaweza kumtegemea na kutokuwa werevu kama mtengenezaji kwa kupigana kwenye zabuni na washindani wake? Kuangalia umeme calculator inahitaji maarifa au angalau uelewa wa mbinu za kisasa za hesabu ya exchangers joto. Hebu tujaribu kutatua maelezo.

ni joto exchanger nini

Kabla ya kutekeleza hesabu ya joto exchanger, tukumbuke, na aina gani ya kifaa kama? Teplomassoobmennyh vifaa (aka exchanger joto, pia inajulikana kama joto la vifaa au TOA) - kifaa kwa ajili ya uhamisho wa joto kutoka coolant moja hadi nyingine. Katika mchakato coolant joto mabadiliko pia kubadilisha wiani yao na, kulingana, wingi fahirisi vitu. Hii ndiyo sababu taratibu hizo ni inajulikana kama joto na uhamisho molekuli.

aina ya uhamisho joto

Sasa hebu majadiliano juu ya aina uhamishaji wa joto - kuna tatu tu. Mionzi - uhamisho wa joto na mionzi. Kama mfano, sote tunakumbuka sunbathing pwani ya joto siku ya jua. Na hata hao exchangers joto inaweza kupatikana katika soko (tube hewa hita). Hata hivyo, mara nyingi kwa ajili ya joto nyumbani, vyumba vya ghorofa katika sisi kununua mafuta au inapokanzwa umeme. Huu ni mfano wa aina nyingine ya uhamisho joto - convection. Convection ni wa kawaida, involuntary (dondoo, na katika sanduku lazima Exchanger) au na kuendesha mitambo (na mashabiki, kwa mfano). Aina ya mwisho ni madhubuti zaidi.

Hata hivyo, njia bora zaidi ya kuhamisha joto - ni mafuta conductivity, au, kama ni kuitwa, upitishaji (upitishaji wa Kiingereza -. "Conductivity"). mhandisi yeyote ambaye ni kwenda kufanya design mafuta ya joto exchanger, kwanza kabisa kufikiri kuhusu jinsi ya kuchagua vifaa ufanisi katika kiwango cha chini ya nafasi. Na itaweza kufikia hili ni kwa upitishaji. Mfano wa hili ni bora zaidi ya tarehe TOA - sahani joto exchangers. Bamba TOA kwa ufafanuzi - exchanger joto kwamba uhamishaji joto kutokana coolant mwingine kupitia ukuta kutenganisha yao. kiwango cha juu iwezekanavyo mawasiliano eneo hilo kati ya mediums mbili pamoja na vifaa vya kweli kuchaguliwa, na wasifu sahani zao unene vipimo vilivyochaguliwa ili kupunguza vifaa wakati kuhifadhi tabia ya awali ya kiufundi required katika mchakato.

aina ya exchangers joto

Kabla ya kufanya hesabu ya joto exchanger, hutokana na aina yake. All TOA inaweza kugawanywa katika makundi mawili makubwa: recuperative na regenerative joto exchangers. kuu tofauti therebetween ni kama ifuatavyo: katika TOA recuperative joto kubadilishana hufanyika kupitia ukuta kutenganisha mbili joto kati, na kuja katika kuwasiliana na kila mmoja katika vyombo vya habari wawili regenerative, mara nyingi wanaohitaji baadae kuchanganya na kujitenga katika separators maalum. Regenerative joto exchangers zimegawanywa katika exchangers joto na kuchanganya na pua (stationary tukio au kati). Kati kusema, ndoo ya maji ya moto, kuweka juu katika baridi, au glasi ya chai moto, kuweka kilichopozwa katika friji (kamwe usifanye!) - hii ni mfano wa vile kuchanganya TOA. kumtia chai sahani na baridi hivyo sisi kupata mfano wa regenerative joto exchanger na pua (sahani, katika mfano huu ina nozzle sehemu), ambayo ni ya kwanza kuwasiliana na hewa iliyoko na inachukua joto yake, na kisha huchagua sehemu ya joto ya akamwaga ndani yake cha chai moto kutafuta wote kuongoza vyombo vya habari kwa mafuta mode msawazo. Hata hivyo, kama sisi tayari kupatikana matumizi mazuri zaidi ya conductivity mafuta ya kuhamisha joto kutoka kati moja hadi nyingine, kwa hiyo, muhimu zaidi katika masuala ya uhamisho joto (na sana kutumika) TOA leo - kwa kweli, recuperative.

Thermal na miundo hesabu

hesabu yoyote ya regenerative joto exchanger zinaweza kufanywa kutokana na matokeo ya mafuta, mahesabu hydraulic na nguvu. Wao ni kimsingi, muhimu kwa ajili ya mpango wa vifaa vipya na mbinu ni msingi wa kuhesabu mifano baadae ya aina moja ya vifaa line. kazi kubwa ya mafuta TOA hesabu ni kuamua required joto la uso eneo kwa ajili ya operesheni imara ya exchanger joto na kudumisha vigezo vinavyohitajika wa vyombo vya habari plagi. Mara nyingi katika mahesabu vile wahandisi wanapewa maadili holela ya uzito na ukubwa tabia ya vifaa vya baadaye (vifaa, mirija mduara, sahani, vipimo, boriti jiometri, aina na vifaa finning et al.), Hata hivyo baada ya joto ni kawaida uliofanywa kujenga hesabu exchanger. Baada ya yote, kama hatua ya kwanza mhandisi muhimu kuzingatiwa uso eneo kwa ajili ya kutolewa kipenyo bomba, kwa mfano, 60 mm, na urefu wa exchanger joto hivyo kugeuzwa sitini mita, ni mantiki kudhani mpito multistage exchanger joto au tube aina kifungu, au kuongeza mduara wa zilizopo.

hesabu hydraulic

hesabu hydraulic au kuzalisha mitambo na aerodynamic kazi kutambua na kuongeza hydraulic (aerodynamic) shinikizo hasara katika exchanger joto, na kufanya mahesabu matumizi ya nishati kuwashinda. Hesabu ya njia yoyote, kituo au bomba kwa ajili ya kifungu joto kati anatishana kazi ya msingi ya binadamu - kuimarisha joto kubadilishana mchakato katika tovuti. Hiyo ni, kati ni lazima mtu kupita, na nyingine ya kupata joto sana katika kipindi cha chini cha mkondo wake. Mara nyingi kuomba nyongeza joto kubadilishana uso kwa namna ya nyuso pezi maendeleo (kwa mgawanyo wa mipaka laminar safu ndogo na kuongeza mtiririko turbulens). Mojawapo ya usawa uhusiano katika hasara hydraulic, maeneo ya joto la uso, uzito na ukubwa tabia, na kuondoka joto pato ni matokeo ya jumla ya mabao mafuta, hydraulic na kujenga TOA hesabu.

kuangalia hesabu

Uhakiki wa exchanger joto unafanywa katika kesi ambapo ni muhimu kuweka nguvu ya hifadhi yoyote eneo la joto la ardhi. uso wa hifadhi kwa sababu za tofauti na katika hali tofauti, kama ni hivyo inavyotakiwa na sheria za rejea, kama mtengenezaji anaamua kufanya kiasi ya ziada ya kuwa na uhakika hasa kwamba joto hii itakuwa iliyotolewa serikali, na kupunguza makosa katika mahesabu. Wakati mwingine, Uhifadhi zinahitajika kwa huzungusha vipimo matokeo kimuundo katika nyingine (evaporators, economizers) katika hesabu ya uwezo wa exchanger joto ni maalum ilianzisha kiasi uso juu ya kujazia mafuta uchafuzi sasa katika mzunguko majokofu. Ndiyo, na maskini ubora wa maji ni lazima zichukuliwe katika akaunti. Baada ya muda, operesheni laini ya exchangers joto, hasa katika joto ya juu, kutu kutatua juu ya uso wa vifaa joto kubadilishana, kupunguza joto uhamisho mgawo, na inevitably kusababisha kupungua kwa vimelea joto takeoff. Kwa hiyo uwezo mhandisi, hesabu ya joto exchanger "maji-maji", inalipa kipaumbele maalum kwa hifadhi ya ziada ya joto la ardhi. Kuangalia hesabu na kutumia ili kuona jinsi vifaa waliochaguliwa kazi nyingine, njia ya sekondari. Kwa mfano, katika viyoyozi hewa ya kati (hewa ugavi mitambo) hita kwa joto kwanza na wa pili kutumika katika msimu wa baridi, na mara nyingi kuhusisha majira ya baridi ugavi hewa kulisha maji baridi ndani ya hewa joto exchanger tube. Watawezaje kazi na nini kutoa vigezo kutathmini span hesabu.

makadirio ya utafiti

hesabu za utafiti TOA kufanyika kwa misingi ya matokeo ya hesabu mafuta na ukaguzi. Ni lazima, kama sheria, kufanya marekebisho ya karibuni na muundo wa kifaa iliyoundwa. Pia kazi ya kusahihisha equations yoyote ni kuweka katika hesabu mfano kutekelezwa TOA kupatikana empirically (kwa data ya majaribio). Maonyesho ya utafiti unahusisha hesabu ya mamia na wakati mwingine mamia ya mahesabu na mpango maalum, iliyoandaliwa na kutekelezwa katika uzalishaji kwa mujibu wa nadharia ya hisabati ya mpango wa majaribio. Kwa mujibu wa matokeo ya kufichua ushawishi wa hali tofauti na kiasi kimwili juu ya viashiria vya utendaji TOA.

hesabu nyingine

hesabu ya joto eneo exchanger, usisahau kuhusu upinzani wa vifaa. hesabu nguvu TOA ni pamoja na kuangalia makadirio kitengo voltage, torsional attachment na unaoruhusiwa wakati wa kufanya kazi kwa undani na nodes ya baadaye ya exchanger joto. Pamoja na vipimo ndogo ya bidhaa lazima imara, imara na kuhakikisha ya uendeshaji salama katika mbalimbali, hata masharti ya strenuous.

hesabu Dynamic ni kazi ya kuamua tabia mbalimbali za joto exchanger juu ya njia variable utendaji.

Aina ya exchanger joto design

Recuperative TOA katika kubuni inaweza kugawanywa katika idadi kubwa ya kutosha ya makundi. inayojulikana zaidi na kutumika sana - sahani joto exchanger, hewa (Finned tube), ganda na exchangers tube joto "bomba katika bomba", shell-na-sahani, na wengine. Kuna zaidi sana maalumu na kigeni aina, kwa mfano, ond (cochlea-exchanger) au kombe, ambayo kazi na maji maji KINATACHO au za Newton, na aina nyingine nyingi.

Joto exchanger "tube katika bomba"

Fikiria hesabu rahisi ya joto exchanger "tube katika tube". Kimuundo, aina hii ya TOA ni maximally rahisi. Wakati wa kuanza bomba ndani vifaa, kwa kawaida moto joto uhamisho maji ili kupunguza hasara, na ndani ya nyumba au katika tube nje, coolant baridi mrefu. Mhandisi Task katika kesi hii inapunguza kwa uamuzi wa urefu wa joto exchanger kwa misingi ya mahesabu joto eneo la uso na kipenyo predetermined.

Ni thamani na kuongeza kuwa katika thermodynamics utangulizi dhana ya bora joto exchanger, ambayo ni ya urefu usio kitengo, ambapo coolants kazi katika kukanusha, na kati ya kikamilifu yalisababisha tofauti joto. kubuni "bomba katika bomba" karibu kukidhi mahitaji hayo. Na kama kukimbia countercurrent uhamishaji wa joto maji maji, itakuwa ile inayoitwa "kukabiliana halisi" (kinyume na msalaba kama katika sahani TOA). Joto shinikizo mwafaka zaidi yalisababisha wakati trafiki shirika. Hata hivyo, kufanya "bomba katika bomba" hesabu ya exchanger joto lazima kweli na si kwa kusahau vifaa sehemu, pamoja na urahisi wa ufungaji. evrofury urefu - 13.5 m, na si wote vifaa kiufundi ilichukuliwa na skid na ufungaji wa vifaa kama urefu.

Shell na tube exchangers joto

Kwa hiyo, ni sehemu ya hesabu ya kifaa kama vizuri unapita ndani ya hesabu ya shell na tube exchanger joto. vifaa hivyo, ambayo tube sehemu ni katika kesi moja (casing), kuoshwa na coolants tofauti, kutegemea na vifaa marudio. Katika capacitor, kwa mfano, kuendesha katika refrigerant koti, na maji - katika bomba. Kwa njia hii ya trafiki mazingira rahisi na ufanisi zaidi ili kudhibiti uendeshaji wa kitengo. Katika evaporators, kinyume chake, refrigerant majipu zilizopo kwenye ni nikanawa na maji kilichopozwa (maji, Brines, glycols, nk). Kwa hiyo, hesabu-tube joto exchanger hupungua ili kupunguza vifaa kawaida. Kucheza na mduara wa casing, mduara na idadi na urefu wa ndani mabomba vifaa mhandisi inaingia thamani mahesabu ya joto la eneo la ardhi.

exchangers joto hewa

Moja ya kawaida kwa mbali exchangers joto - finned tube joto exchangers. Wao ni kuitwa coils. Ambapo wao si tu kubadilishwa kuanzia fancoils (kutoka Kiingereza Fan + coil., Yaani, "shabiki" + "coil") katika vitalu vya ndani umegawanyika mifumo ya kubwa flue gesi recuperator (uteuzi wa joto kutoka flue gesi ya moto na uhamisho ni kwa ajili ya joto) katika boilers katika CHP. Hii ndiyo sababu hesabu ya coil exchanger inategemea programu, ambapo joto huenda katika utendaji. Viwanda coolers hewa (VOPy) imewekwa katika vyumba mshtuko zinasonga nyama, katika jokofu katika joto chini na vitu vingine ya majokofu chakula, wanahitaji baadhi ya vipengele miundo katika mpango huo. Umbali kati ya lamella (pezi) lazima maximized kuongeza muda wa operesheni ya kuendelea kati ya mizunguko defrost. Vaporizers kwa DCs (katikati data), kinyume chake, hufanya inawezekana zaidi kompakt clamping mezhlamelnye umbali na kiwango cha chini. Kama joto exchangers ni uendeshaji katika "ukanda safi", akizungukwa na filter faini (hadi HEPA daraja), hata hivyo, hesabu huu unafanywa ya tubular joto exchanger kwa msisitizo juu ya kupunguza vipimo kwa ujumla.

exchangers sahani joto

mahitaji kwa sasa imara kwa exchangers sahani joto. Kwa mujibu wa mpango wake wa kujenga, wao ni kikamilifu gasketed na nusu svetsade, na mednopayanymi nikelpayanymi, svetsade na brazed utbredningen mbinu (bila solder). Thermal mpango wa sahani joto exchanger ni kutosha rahisi na si hasa vigumu mhandisi. mchakato wa uchaguzi wanaweza kucheza sahani aina, njia ya kina na kutengeneza, fin aina, chuma unene, vifaa mbalimbali na, muhimu zaidi - wengi mifano ya ukubwa wa kawaida wa vifaa ya ukubwa tofauti. Kama joto exchangers ni ya chini na upana (kwa joto mvuke wa maji) au ya juu na nyembamba (kujitenga exchangers joto kwa ajili ya mifumo ya hewa ya). Mara nyingi kutumika, na wa kati kwa awamu ya mpito, yaani kama condensers, evaporators, coolers mvuke, predkondensatorov na kadhalika. D. Kufanya design mafuta ya joto exchanger kazi katika muundo biphasic, vigumu kidogo kuliko exchanger joto ya "kioevu-kioevu", lakini kwa uzoefu mhandisi tatizo hili ni solvable na si vigumu sana. Ili kuwezesha hesabu hizo za kisasa uhandisi wabunifu kutumia kompyuta database, ambapo unaweza kupata habari nyingi muhimu, ikiwa ni pamoja na awamu ya mchoro wa refrigerant yoyote katika hali ya yoyote streak, kwa mfano, programu ya CoolPack.

Hesabu Mfano exchanger

Lengo kuu la hesabu ni hesabu ya muhimu joto la eneo la ardhi. Joto (majokofu) nguvu ni kawaida maalum katika masuala ya kumbukumbu, lakini katika mfano wetu sisi kuhesabu na yake, kwa kusema, kuangalia mahitaji ya vipimo. Wakati mwingine pia hutokea kwamba taarifa ya awali inaweza huenda hitilafu. Moja ya kazi ya mhandisi mahiri - kosa hili kupata na kurekebisha. Kama mfano, kufanya hesabu sahani joto exchanger ya "maji - maji". Basi ni kuwa separator mzunguko (shinikizo Breaker) katika high-kupanda jengo. Ili kupunguza shinikizo juu ya vifaa, ujenzi wa Skyscrapers mara nyingi sana kutumika njia hii. Kwa upande mmoja wa exchanger joto na maji katika mlango Tvh1 = 14 ᵒS na kuondoka Tvyh1 = 9 ᵒS, na kiwango cha kati G1 = 14 500 kg / h, na kwa upande mwingine - ni pia maji, lakini hapa na vigezo zifuatazo: Tvh2 = 8 ᵒS, Tvyh2 ᵒS = 12, G2 = 18 125 kg / h.

nguvu muhimu (Q0) mahesabu mafuta uwiano formula (tazama mchoro hapo juu, formula 7.1 ..), wapi Cp - maalum mafuta uwezo (meza thamani). Kwa wepesi wa hesabu Maadili haya kuchukua joto uwezo EOT = 4.187 [KJ / kg * ᵒS]. Tunaona:

Q1 = 14 500 * (14 - 9) * 4,187 = 303557,5 [KJ / h] = W = 84.3 84,321.53 kW - upande wa kwanza na

Q2 = 18 125 * (12 - 8) * 4,187 = 303557,5 [KJ / h] = W = 84.3 84,321.53 kW - upande wa pili.

Kumbuka kwamba, kulingana na formula (7.1), Q0 = Q1 Q2 =, bila kujali ni upande wa hesabu kutekelezwa.

Zaidi ya hayo, katika kuu uhamishaji wa joto equation (7.2), tunapata muhimu uso eneo (7.2.1), ambapo k - uhamisho joto mgawo (alishika sawa na 6350 [W / ^m2]), na ΔTsr.log. - tofauti wastani joto, ni mahesabu kwa formula (7.3):

? T sr.log. = (2 - 1) / ln (2/1) = 1 / LN2 = 1 / 0.6931 = 1.4428;

F ni = 84321/6350 * 1.4428 = 9.2 m ^2.

Iwapo uhamisho joto mgawo haijulikani, hesabu ni kidogo ngumu zaidi sahani exchanger joto. Mfumo (7.4) huchukuliwa Reynolds simu ambapo ρ - wiani [kg / ^{m 3],} η - nguvu mnato, [N * s / m ^2], v - kasi ya kati katika duct [m / s], d cm - wettable kuzaa kipenyo [m].

Kutoka meza sisi kutafuta required thamani Prandtl [Pr], na formula (7.5), sisi kupata Nusselt simu, ambapo n = 0,4 - kioevu hali joto, na n = 0,3 - baridi ya hali ya kioevu.

Zaidi ya hayo, formula (7.6) ni mahesabu uhamisho joto mgawo kutoka coolant kwa kila ukuta, na formula (7.7) inadhaniwa uhamisho joto mgawo, ambayo ni kubadilishwa katika formula (7.2.1) kwa mahesabu ya joto la uso eneo hilo.

Katika formula hapo juu, λ - mafuta upitishaji mgawo, ϭ - unene wa kituo ukuta, α1 na α2 - uhamisho joto coefficients ya kila moja ya ukuta joto uhamisho.