Kako izračunati brzinu prijenosa topline izmjenjivača topline tipa peraje?

Hej tamo! Kao dobavljačIzmjenjivač topline tipa peraja, Često me pitaju kako izračunati brzinu prijenosa topline ovih sjajnih uređaja. Dakle, pomislio sam da ću ga razbiti na način koji je lako razumljiv, čak i ako niste grickanje prijenosa topline.

Prvo, razgovarajmo o tome što je izmjenjivač topline tipa peraje. To je uređaj koji prenosi toplinu između dvije tekućine - obično tekućine i plina - koristeći peraje za povećanje površine dostupne za prijenos topline. Ovaj dizajn čini izmjenjivače topline tipa FIN -a super učinkovitim i široko korištenim u raznim industrijama, od HVAC sustava do industrijskih procesa.

Sada, ulazimo u gužvu - mrvicu izračunavanja brzine prijenosa topline. Postoji nekoliko ključnih čimbenika i jednadžbi koje morate znati.

Osnove prijenosa topline

Prijenos topline može se dogoditi na tri načina: provođenje, konvekcija i zračenje. U perari su izmjenjivači topline, provođenje i konvekcija glavni igrači.

Provod je prijenos topline kroz čvrsti materijal. U našem izmjenjivaču topline to se događa unutar peraja i cijevi. Brzinom provođenja regulira Fourierov zakon, koji kaže da je brzina prijenosa topline (q) kroz krutinu proporcionalnu temperaturnoj razlici preko materijala, presjeku presjeka (a) kroz koje toplina teče, te toplinska vodljivost (k) materijala, i obrnuto proporcionalna debljini (l) materijala. Jednadžba je (q = - ka \ frac {dt} {dx}), gdje je (\ frac {dt} {dx}) temperaturni gradijent.

Konvekcija je, s druge strane, prijenos topline između čvrste površine i tekućine. Može biti ili prisilna konvekcija (kada se tekućina pomiče vanjskom silom poput ventilatora ili pumpe) ili prirodnom konvekcijom (kada se tekućina pomiče zbog razlika u gustoći uzrokovanim varijacijama temperature). Brzina prijenosa topline zbog konvekcije daje Newtonov zakon hlađenja: (q = ha \ delta t), gdje je (h) konvektivni koeficijent prijenosa topline, (a) je površina, a (\ delta t) je temperaturna razlika između čvrste površine i tekućine.

Izračunavanje brzine prijenosa topline u izmjenjivaču topline tipa peraje

Da bismo izračunali ukupnu brzinu prijenosa topline u izmjenjivaču topline tipa, obično koristimo koncept ukupnog koeficijenta prijenosa topline (U). Ukupni koeficijent prijenosa topline uzima u obzir otpore na prijenos topline na vrućoj i hladnoj strani izmjenjivača topline, kao i otpora uslijed provođenja kroz zid cijevi.

Jednadžba za brzinu prijenosa topline u izmjenjivaču topline je (q = ua \ delta t_ {lm}), gdje je (u) ukupni koeficijent prijenosa topline, (a) je ukupna površina prijenosa topline (uključujući peraje) i (\ delta t_ {lm}) je razlika u temperaturi zabilježenja.

1. Određivanje ukupnog koeficijenta prijenosa topline (U)

Ukupni koeficijent prijenosa topline može se izračunati korištenjem sljedeće jednadžbe: (\ frac {1} {u} = \ frac {1} {h_i}+\ frac {r_fi} {k_i}+\ frac {\ ln (r_o/r_i) {{pI)} {{pI) kl}+\ frac {r_fo} {k_o}+\ frac {1} {h_o}), gdje su (h_i) i (h_o) koeficijenti konvekcijskog prijenosa topline s unutarnje strane i vanjske strane, (r_fi) i (r_f) i) su otpor Jesu li toplinska vodljivost tekućine na unutarnjoj i vanjskoj strani cijevi (r_i) i (r_o) su unutarnji i vanjski radijusi cijevi, (k) je toplinska vodljivost materijala cijevi, a (l) je duljina cijevi.

Koeficijenti konvektivnog prijenosa topline (H_I) i (H_O) mogu se odrediti pomoću empirijskih korelacija. Na primjer, za prisilnu konvekciju unutar cijevi može se koristiti Dittus - Boelter jednadžba: (nu = 0,023re^{0,8} pr^n), gdje je (nu = \ frac {hd} {k}) Nusseltov broj, (re = \ \ \ \ rho) (Pr = \ frac {\ mu c_p} {k}) je Prandtl broj, (d) je promjer cijevi, (\ rho) je gustoća fluida, (v) je brzina tekućine, a toplina je toplina (\ mu) toplina (\) (\ mu) toplina (\ mu) je toplina (\ mu) (\ mu), a dinamička viskoznost fluida, (C) je toplina (\ mu) toplina fluida (\ mu) toplina (\ mu) toplina fluida, (\ mu) toplina fluida, (\ mu), i dinamička viskoznost fluida, (\ mu), i dinamička viskoznost fluida, (\ mu), i dinamička viskoznost fluida, (\ mu) toplina fluid, (\ mu) toplina fluida, (\). 0,3) za hlađenje.

2. Izračunavanje ukupne površine prijenosa topline (A)

Ukupna površina prijenosa topline peraje izmjenjivača topline uključuje područje cijevi i površinu peraja. Područje cijevi može se izračunati kao (a_t = \ pi d_il) za unutarnju površinu i (a_o = \ pi d_ol) za vanjsku površinu, gdje su (d_i) i (d_o) unutarnja i vanjska promjera cijevi i (l) dužina cijevi.

Područje peraja može se izračunati na temelju njihove geometrije. Na primjer, za pravokutne peraje, područje jedne peraje je (a_f = 2L_FW_F+2T_FL_F), gdje je (l_f) duljina peraje, (w_f) je širina peraje, a (T_F) je debljina peraje. Ukupna površina FIN -a je tada površina jedne peraje pomnožene s brojem peraja.

3. Pronalaženje zapisnika - srednja temperaturna razlika (\ delta t_ {lm}))

Srednja temperaturna razlika u dnevniku koristi se za objavljivanje činjenice da se temperaturna razlika između tople i hladne tekućine mijenja duž duljine izmjenjivača topline. Izračunava se pomoću formule (\ delta t_ {lm} = \ frac {\ delta t_1- \ delta t_2} {\ ln (\ frac {\ delta t_1} {\ delta t_2}), gdje je (\ delta t_) i (\ delta t_) Dva kraja izmjenjivača topline.

Posebna razmatranja

Postoji nekoliko drugih stvari koje treba imati na umu prilikom izračunavanja brzine prijenosa topline u izmjenjivaču topline tipa peraje.

• Učinkovitost peraje: Peraje nisu 100% učinkovite u prijenosu topline. Učinkovitost peraje ((\ eta_f)) uzima u obzir činjenicu da se temperatura duž peraja smanjuje od baze peraje do vrha. Učinkovitost peraja može se izračunati analitičkim ili numeričkim metodama, ovisno o geometriji peraje. Područje efektivne peraje je tada (a_ {Fe} = \ eta_fa_f).
• Debela: S vremenom se naslage mogu nakupljati na površinama izmjenjivača topline, povećavajući otpor na prijenos topline. To se zove Fouling. Kao što je ranije spomenuto, rezistensi za obradu (R_FI) i (R_FO) uključeni su u izračun ukupnog koeficijenta prijenosa topline.

Real - Svjetske aplikacije

Izmjenjivači topline tipa peraja koriste se u širokom rasponu aplikacija. Na primjer,SRL industrijski radijatorje vrsta izmjenjivača topline tipa peraje koja se obično koristi u industrijskim postavkama za hlađenje tekućine.Izmjenjivač topline u zrakuje još jedan primjer koji koristi zrak kao medij za hlađenje.

U tim je aplikacijama precizno izračunavanje brzine prijenosa topline ključno za pravilan dizajn i rad. Na primjer, u industrijskom procesu, ako se brzina prijenosa topline pogrešno izračunava, oprema možda neće moći ohladiti tekućinu na željenu temperaturu, što dovodi do neučinkovitosti ili čak oštećenja procesne opreme.

Zamotavanje i posezanje

Izračunavanje brzine prijenosa topline u izmjenjivaču topline tipa FIN -a može se činiti složenim, ali razumijevanjem osnovnih principa prijenosa topline i korištenjem pravih jednadžbi postaje upravljiva. Kao dobavljač izmjenjivača topline tipa peraje, imamo stručnost i iskustvo da vam pomognu u ovim proračunima i osiguramo da dobijete pravi izmjenjivač topline za svoje potrebe.

Ako ste na tržištu za izmjenjivač topline tipa peraje ili trebate više informacija o izračunavanju prijenosa topline, ne ustručavajte se pružiti ruku. Tu smo da vam pomognemo u najboljem izboru za vašu prijavu. Započnimo razgovor i vidimo kako možemo zajedno raditi na ispunjavanju vaših zahtjeva za prijenos topline.

Reference

• Incropera, FP, & DeWitt, DP (2002). Osnove prijenosa topline i mase. John Wiley & Sons.
• Holman, JP (2002). Prijenos topline. McGraw - Hill.