Ŝtono de la intercambiador de varmego: la ekzemplo. Ŝtono de la areo, la potenco de la intercambiador de varmego

Ŝtono de la intercambiador de varmego nun prenas malpli ol kvin minutoj. Ajna organizo kiu produktas kaj vendas tiajn teamo kutime donas ĉiuj propraj varbado programon. Ĝi eblas malŝarĝita senpage de la kompanio retejo aŭ lia teknikisto venos al via oficejo kaj instali ĝin senpage. Tamen, kiel rezulto de tiaj kalkuloj estas ĝustaj, ni povas fidi lin kaj ne saĝa se la fabrikanto de batalado en la mola kun liaj competidores? Kontrolanta elektronika kalkulilo postulas scion aŭ almenaŭ la kompreno de modernaj metodoj de kalkulo de varmego. Ni provu ordigi ekstere la detalojn.

Kio estas intercambiador de varmego

Antaŭ realigi la ŝtonon de la intercambiador de varmego, ni memoru, kaj kia tia aparato? Teplomassoobmennyh aparato (alinome intercambiador de varmego, ankaŭ konata kiel varmo interŝanĝo aparato aŭ TOA) - mekanismo por transigo de varmeco de unu refrigerante al alia. En la procezo la refrigerante temperaturo ŝanĝoj ankaŭ ŝanĝi sian densecon kaj, laŭe, maso indicoj substancoj. Tial tiaj procezoj estas nomata kiel varmego kaj transporto de maso.

specoj de transporto de varmego

Nun ni parolu pri la varmego transigo tipoj - ekzistas nur tri. Radiado - transigo de varmego por radiado. Kiel ekzemplo, ni povas memori la sunbathing sur la strando sur varma somera tago. Kaj eĉ tiuj varmego povas trovi en la merkato (tubon aero calentadores). Tamen, plej ofte por hejma hejtado, ĉambroj en la apartamento ni aĉetas petrolo aŭ elektra hejtado. Tiu estas ekzemplo de alia tipo de varmego transigo - konvekcio. Konvekcio estas natura, senintenca (eltiraĵo, kaj en la skatolo devus Exchanger) aŭ kun mekanikaj veturado (kun ventumilo, ekzemple). Tiu lasta tipo estas multe pli efika.

Tamen, la plej efika metodo de transporto de varmego - estas la termika konduktiveco, aŭ, kiel oni nomas, alkonduko (alkonduko de la angla -. "Conductividad"). Ajna inĝeniero kiu tuj teni la termika dezajno de la intercambiador de varmego, unue pensi pri kiel elekti efika ekipaĵo en minimumo de spaco. Kaj sukcesas atingi tion estas por alkonduko. Ekzemplo de ĉi tio estas la plej efika ĝisdata TOA - telero varmego. Plato TOA de difino - intercambiador de varmego kiu trapasas varmego de la refrigerante al alia tra muro disigante ilin. La maksimuma ebla areo de kontakto inter la du mediumoj kune kun veraj elektitaj materialoj, kaj ilian profilon telerojn dikeco dimensioj elektitaj minimumigi aparataro konservante la originala teknikajn karakterizaĵojn postulita en la procezo.

specoj de varmego

Antaŭ realigi la ŝtonon de la intercambiador de varmego estas determinitaj de lia tipo. Ĉiuj TOA povas esti dividita en du ĉefaj grupoj: recuperative kaj regenera varmego. La ĉefa diferenco therebetween estas la jena: en la TOA recuperative varmo interŝanĝo okazas tra la muro apartiganta la du varmo meza kaj venu en kontakton kun unu la alian en du regenera amaskomunikiloj, ofte postulas postaj miksanta kaj disiĝo en specialaj apartigiloj. Regenerative varmego estas dividitaj en varmego kaj miksante kun cigaredingo (senmova incidento aŭ intera). Malglate parolanta, sitelo da varma akvo, meti supren en la malvarman, aŭ glason da varma teo, metis malvarmiĝis en la fridujo (neniam ne faras!) - tio estas ekzemplo de tia miksado TOA. Al verŝante teon subtaso kaj malvarmigante la tiel ni atingos ekzemplo de regenera intercambiador de varmego kun la cigaredingo (subtaso, en ĉi tiu ekzemplo ludas la cigaredingo parto), kiu estas la unua kontaktis kun la ĉirkaŭa aero kaj prenas sian temperaturon kaj poste selektas la parto de la varmego de verŝis en ĝin de varma teo serĉante ambaŭ amaskomunikiloj kondukas al termika ekvilibro modo. Tamen, kiel ni jam trovis pli efika uzo de la conductividad termika translokigi varmon de unu meza al alia do pli utila en terminoj de varmego transigo (kaj vaste uzata) TOA hodiaŭ - kompreneble recuperative.

Termikaj kaj strukturan kalkulo

Ajna kalkulo de la regenera intercambiador de varmego povas esti farita surbaze de la rezultoj de la termika, hidraŭlika kaj forto kalkuloj. Estas fundamentaj, nemalhavebla por la dezajno de nova ekipaĵo kaj teknikoj estas bazo por kalkuli la postaj modeloj de la sama tipo de aparatoj linio. La ĉefa tasko de la termika TOA kalkulo estas por determini la postulatajn varmego interŝanĝo surfaco areo por stabilan funkciadon de la intercambiador de varmego kaj subtenante la postulata parametroj de la amaskomunikilo. Sufiĉe ofte en tiaj kalkuloj inĝenieroj estas donitaj arbitra valoroj de pezo kaj grandeco karakterizaĵoj de estonta teamo (materialo, diametron tubojn, teleroj, dimensioj, trabo geometrio, tipo kaj materialaj Finning et al.), Tamen post varmo estas kutime kondukita konstrua kalkulo intercambiador. Post ĉiu, se la unua paŝo inĝeniero konsiderita necesa surfaca areo por donita diametro pipo, ekzemple, 60 mm, kaj la longo de la intercambiador de varmego tiel deturniĝis sesdek metroj, estas logike supozi transiro multistage intercambiador de varmego aŭ al la tubo pakaĵo tipo, aŭ pliigi la diametron de la tuboj.

hidraŭlika kalkulo

Hidraŭlika aŭ hidro-mekanika kaj aerodinámica kalkuloj faritaj por identigi kaj optimumigi hidraŭlika (aerodinámicas) premo perdo en la intercambiador de varmego, kaj por kalkuli la energikonsumon venki ilin. Ŝtono de ajna vojo, kanalo aŭ pipo por la hejtado meza koridoro alfrontas homa primara tasko - intensigi la varmego interŝanĝo procezo ĉe la ejo. Tio estas, unu meza devas pasi, kaj la alia por akiri tiel varmego je minimuma intervalo de lia kurso. Tiu ofte apliki aldonan varmego interŝanĝo surfaco en la formo de naĝilo surfacoj evoluintaj (por disiĝo de la limo laminar sublayer kaj plibonigi fluon turbulado). Optimuma ekvilibro rilato en hidraŭlika perdoj, la areoj de la varmego interŝanĝo surfaco, la pezo kaj grandeco karakterizaĵoj, kaj la retirita varmo produktado estas la rezulto de la aldonita termika, hidraŭlika kaj constructiva TOA kalkulo.

kontrolanta kalkulo

Verification de la intercambiador de varmego estas efektivigita en la kazo kie necesas kuŝis potenco rezervo de iu varmego interŝanĝo surfaco areo. La surfaco de la rezervo por diversaj kialoj kaj en diversaj situacioj, se jes postulas la kondiĉoj de referenco, se la fabrikanto decidas fari kroman rando esti ekzakte certa, ke tiu varmo estos ĵetita la reĝimo, kaj minimumigi erarojn en kalkuloj. En iuj kazoj, rezervejoj estas postulataj por rondigo strukturan dimensioj rezultoj en aliaj (evaporadores, ŝparemuloj) en la kalkulo de la kapablo de la intercambiador de varmego estas speciale enkondukis rando surfaco sur la compresor oleo poluado nuntempe en la refrigeración cirkviton. Jes, kaj malbona akvokvalito devas konsideri. Post momento, la glatan operacion de varmego, precipe ĉe altaj temperaturoj, kaj gxia sedimento instalas sur la surfaco de la varmego interŝanĝo aparato, reduktante la varmego transigo koeficiento, kaj neeviteble kondukas al redukto de parazitaj varmego ekflugo. Sekve kompetentaj inĝeniero, la kalkulo de la intercambiador de varmego "akvo-akvo", pagas specialan atenton al la aldona rezervo de varmego interŝanĝo surfaco. Kontrolanta ŝtono kaj elspezi por vidi kiel la teamo elektita funkcios sur aliaj, duaranga modaloj. Ekzemple, en la centra aero condicionantes (aero-provizo instalaĵoj) calentadores por unua kaj dua hejtado uzita en la malvarma sezono, kaj ofte implikas la somero por malvarmigo provizo aero nutrado malvarma akvo en la aeron intercambiador de varmego tubon. Kiel ili funkcias kaj kio donos al la parametroj taksi la interspaco kalkulo.

esploro taksoj

Esploro TOA kalkuloj realigita surbaze de la rezultoj de la termika ŝtono kaj konfirmo. Ili estas necesaj, kiel regulo, por fari la lastan amendoj al la strukturo de la desegnita aparato. Ili ankaŭ rezultis por korekti ajnan ekvacioj estas jxetitaj en la ŝtono modelo implementado TOA akiris empirie (por eksperimentaj datumoj). Performing esploro implicas kalkulo de dekoj kaj foje centojn da kalkuloj de speciala plano, evoluigita kaj efektivigita en la produktado laŭ la matematika teorio de dezajno de eksperimentoj. Laŭ la rezultoj malkaŝas la influon de malsamaj kondiĉoj kaj fizikaj kvantoj sur agado indikiloj TOA.

aliaj kalkuloj

La ŝtono de la intercambiador de varmego areon, ne forgesu pri la rezistado de materialoj. Forto kalkuloj TOA inkluzivas kontrolanta la projektita unuo por tensio, torsional alligiteco al la maksimumo permesita labori momentoj al detalo kaj la nodoj de la estonteco de la intercambiador de varmego. Kun minimuma dimensioj de la produkto devus esti forta, stabila kaj certigi la sekuran operacion en diversaj, eĉ la plej strecxa kondiĉoj.

Dinamika kalkulo estas farita por determini diversajn karakterizaĵojn de varmego sur diversaj operacio modaloj.

Tipoj de varmego intercambiador dezajno

Recuperative TOA en dezajno povas esti dividita en sufiĉe granda nombro de grupoj. La plej konataj kaj vaste uzata - telero intercambiador de varmego, aero (naĝiloj tubon), ŝelo kaj tubon varmego "pipo en pipo", ŝelo-kaj-telero, kaj aliaj. Ekzistas pli tre specialigitaj kaj ekzotika tipoj, ekz-e, spiralo (coclea-intercambiador) aŭ la skrapilo, kiu laboras kun viskoza aŭ ne-Newton fluidoj, kaj multaj aliaj tipoj.

Intercambiador de varmego "tubo en tubon"

Konsideru la plej simpla kalkulo de la intercambiador de varmego "tubo en tubon". Strukture, tiu tipo de TOA estas maksimume simpligita. Dum funkciigi la internan tubon aparato, kutime varmaj varmego transigo fluida minimumigi perdojn, kaj en la loĝejo aŭ en la eksteran tubon, la refrigerante malvarmigo kuri. Inĝeniero Tasko en tiu kazo reduktas al la determino de la longo de la intercambiador de varmego surbaze de la kalkulita varmego interŝanĝo surfaco areo kaj antaŭdeterminita diametroj.

Indas aldoni, ke en termodinamiko enkondukas la koncepton de ideala intercambiador de varmego, tio estas de senfina longo unuo, kie fridigaĵoj labori en vendotablo, kaj inter plene deĉenigis temperaturo diferencon. La dezajno "pipo en pipo" plej proksima renkontas tiujn postulojn. Se kuri countercurrent varmego transigo fluidoj, ĝi estos la tiel nomata "kontraŭrevolucia reala" (kontraste al kruc-kiel en telero TOA). Temperaturo premo plej efike deĉenigis kiam trafika organizo. Tamen, plenumante "pipo en pipo" ŝtonon de la intercambiador de varmego devus esti realismaj kaj ne forgesi pri la loĝistiko komponanto, kaj ankaŭ la facileco de instalado. evrofury longo - 13,5 m, kaj ne ĉiuj teknika instalaĵoj adaptita al derrapar kaj instalado de ekipaĵo kiel ekzemple longo.

Shell kaj tubon varmego

Sekve, ĝi estas parto de la ŝtono de tia aparato glate fluas en la ŝtono de ŝelo kaj tubon intercambiador de varmego. Tiu aparato, kie la tubon pakaĵo estas en unu kazo (carcasa), lavis per malsamaj fridigaĵoj, depende de la celloko ekipaĵon. En kondensatoroj, ekzemple, kuri en la refrigerante jako, kaj akvo - en tubo. Kun ĉi tiu metodo de trafiko medioj pli facila kaj pli efika por kontroli la funkciadon de la unuo. En la evaporadores, inverse, la refrigerante bolas en la tubojn kaj ili lavis kun malvarmigita likva (akvo, peklakvoj, glycols, ktp). Sekve, la ŝtono-tubon intercambiador de varmego estas reduktita minimumigi la teamo grandeco. Ludante kun la diametro de la carcasa, la diametro kaj la nombro kaj longeco de la interna pipoj aparato inĝeniero eniras la kalkulita valoro de varmego interŝanĝo surfaco areo.

aero varmego

Unu el la plej komunaj senkompare varmego - a naĝiloj tubon varmego. Ili estas nomitaj bobenoj. Kie ili estas ne nur alĝustiĝi iras de fancoils (de la angla. Fan + bobeno, tio estas: "ventumilo" + "bobeno") en internaj blokoj fendis sistemoj al giganta Fumgaso recuperador (selektado de varmego de la varma Fumgaso kaj kopio ĝin por hejtado) en kaldronoj en CHP. Tial la kalkulo de la bobeno intercambiador dependas de la aplikaĵo, kie la varmego iras en operacion. Industria aero refrigeradores (VOPy) instalita en la cxambroj ŝoko-frostigita viando, en frostujoj ĉe malaltaj temperaturoj kaj aliaj celoj de la manĝo refrigeración, postulas iuj strukturaj trajtoj en lia dezajno. Distanco inter lamella (naĝilo) devus esti maksimumigita pliigi la tempo de kontinua operacio inter descongelación cikloj. Vaporigiloj por DCS (datumoj centro), male, ebligas pli kompakta clamping mezhlamelnye distanco al minimumo. Tia varmego estas funkciantaj en la "pura zono", ĉirkaŭita de bela filtrilo (ĝis HEPA grado), tamen ĉi tiu kalkulo estas efektivigita de la tuba intercambiador de varmego kun emfazo de minimumiganta la entuta dimensioj.

telero varmego

Nuntempe stabilan peto telero varmego. Laŭ ĝia konstrua dezajno, ili estas plene gasketed kaj semi-soldato kaj mednopayanymi nikelpayanymi, soldatoj kaj brazed disvastigo metodo (sen veldo). Termika dezajno de la telero intercambiador de varmego estas sufiĉe fleksebla kaj ne aparte malfacile inĝeniero. La procezo de selektado povas ludi tipo teleroj, profundaj kanaloj formante, naĝilo tipo, ŝtalo dikeco, malsamaj materialoj kaj, plej grave - multaj norma grandeco modeloj de mekanismoj de malsamaj grandecoj. Tia varmego estas malalta kaj larĝa (por la vaporo hejtado de akvo) aŭ alta kaj mallarĝa (apartiga varmego por aero-prepariteco sistemoj). Ili estas ofte uzataj, kaj meza kun fazo transiro, te kiel condensadores, evaporadores, vaporo refrigeradores, predkondensatorov ktp. D. Elfari termika dezajno de varmego intercambiador funkcii je Biphasic mastro, iom pli malmola ol la intercambiador de varmego de la "likva-likva", sed por sperta inĝeniero tiu problemo estas solvebla kaj ne estas aparte malfacila. Por faciligi tiuj ŝtonoj moderna inĝenierio diseñadores uzi komputilon datumbazo, kie vi povas trovi multajn necesajn informojn, inkluzive de la faza figuro de ajna refrigerante ajn-serion modo, ekzemple, programo CoolPack.

Ŝtono Ekzemplo intercambiador

La ĉefa celo de la kalkulo estas kalkuli la bezonatan areon de la varma interŝanĝo. Termika (malvarmiganta) potenco kutime estas specifita en la teknika tasko, sed en nia ekzemplo ni kalkulos ĝin por, ni diru, kontrolu la teknikan specifon. Kelkfoje okazas kaj tiel ke la originalaj datumoj povas malŝpari eraron. Unu el la taskoj de kompetenta inĝeniero estas trovi kaj korekti ĉi tiun eraron. Kiel ekzemplo, ni povas kalkuli la varman varman interŝanĝilon de la likva-likva tipo. Lasu ĝin esti premo-rompilo en alta-konstruaĵo. Por malpezigi premon-teamojn, ĉi tiu aliro ofte uzas en la konstruado de ĉielskrapanto. Unuflanke de la varmega interŝanĝilo ni havas akvon kun malrapida temperaturo de Твх1 = 14 ᵒС kaj elirejo Тvy1 = 9 ᵒС, kaj kun fluo G1 = 14.500 kg / h, kaj sur la alia - ankaŭ akvo, sed nur kun tiaj parametroj: Твх2 = 8 ᵒС, Тvy2 = 12 ᵒС, G2 = 18,125 kg / h.

Ni kalkulas la bezonatan potencon (Q0) per la varmeta formulo (vidu la figuron supre, formulon 7.1), kie Cp estas la specifa varmo (tabula valoro). Pro la simpleco de kalkuloj, ni prenu la reduktitan varman kapaciton Cp = 4.187 [kJ / kg * ᵒC]. Ni konsideras:

Q1 = 14,500 * (14 - 9) * 4.187 = 303557.5 [kJ / h] = 84321.53 W = 84.3 kW - sur la unua flanko kaj

Q2 = 18 125 * (12 - 8) * 4.187 = 303557.5 [kJ / h] = 84321.53 W = 84.3 kW - sur la dua flanko.

Rimarku, laŭ la formulo (7.1), Q0 = Q1 = Q2, sendepende de kiu flanko de la kalkulo.

Plue, en la ĉefa varmego transigo ekvacio (7.2), ni trovas la necesajn surfaca areo (7.2.1), kie k - varmego transigo koeficiento (supozas egala al 6350 [W / ^{m 2]),} kaj ΔTsr.log. - la averaĝa logaritma temperaturo, kalkulita laŭ la formulo (7.3):

ΔT avglog. = (2 - 1) / ln (2/1) = 1 / ln2 = 1 / 0.69131 = 1.4428;

F estas = 84321/6350 * 1.4428 = 9,2 m ^2.

En la kazo, kie la varmega transdona koeficiento estas nekonata, la kalkulo de la telero-varmaŝanĝilo estas iomete pli komplika. Formulo (7.4) estas konsideritaj Reynolds nombro kie ρ - denseco [kg / ^m3], η - dinamika viskozeco, [N * s / m ^2], v - rapido de la meza en la tubo [m / s], d cm - malseka kanalo diametro [m].

De la tablo ni trovas la necesan valoron de la kriterio Prandtl [Pr] kaj per la formulo (7.5) ni ricevas la kritikon de Nusselt, kie n = 0.4 - sub fluidaj hejtkondiĉoj, kaj n = 0.3 - sub likvaj malvarmigaj kondiĉoj.

Tiam, laŭ la formulo (7.6), la koeficiento de varma translokigo de ĉiu refrigerante al la muro estas kalkulita, kaj per la formulo (7.7) ni konsideras la varmetan koeficienton, kiun ni anstataŭigas en formulon (7.2.1) por kalkuli la areon de varma interŝanĝo.

En ĉi tiuj formuloj, λ estas la koeficiento de termika konduktiveco, ϭ estas la dikeco de la kanala muro, α1 kaj α2 estas la varmaj translokaj koeficientoj de ĉiu el la varmegaj portantoj al la muro.