Útreikninga sem leiða til varmaskipti: Dæmið. Útreikningur á svæðinu, kraftur varmaskipti

Útreikningur á varmaskipti tekur nú minna en fimm mínútur. Hvaða stofnun sem framleiðir og selur slíkan búnað yfirleitt gefur öllum eigin ráðningarferli þeirra program. Það er hægt að sækja ókeypis frá vefsíðu fyrirtækisins eða tæknimaður þeirra munu koma til skrifstofu og setja það fyrir frjáls. Hins vegar, eins og a afleiðing af slíkum útreikningum er rétt, við getum treyst honum og ekki vera snjall ef framleiðandi með því að berjast í útboði við keppinauta sína? Athugar rafræn reiknivél krefst þekkingar eða að minnsta kosti skilning á nútíma aðferðir við útreikning á varmaskipta. Við skulum reyna að raða út upplýsingar.

Hvað er varmaskipti

Áður framkvæma útreikning á varmaskipti, skulum muna, og hvers konar slíku tæki? Teplomassoobmennyh Búnaður (aka varmaskiptir, einnig þekktur sem varmaskiptalykkju búnaðinum eða TOA) - tæki til að yfirfæra varma úr einum kælivökva til annars. Í því ferli að kælivökvinn hitastig breytist breytast líka þéttleiki þeirra og, í samræmi við það, Mass vísitölur efni. Það er hvers vegna svo ferli er vísað til sem hita og massa flytja.

tegundir hita flytja

Nú skulum tala um hita flytja gerðum - það eru aðeins þrjú. Geislun - flytja hita með geislun. Sem dæmi getum við muna sólbaði á ströndinni á heitum sumardegi. Og jafnvel þessir varmaskiptar má finna á markaðnum (rör loft hitari). Hins vegar oftast til hitunar heimili, herbergi í íbúðinni sem við kaupum olíu eða rafmagnshitun. Þetta er dæmi um aðra tegund af hita flytja - convection. Convection er eðlilegt, ósjálfráð (þykkni, og í kassanum ætti exchanger) eða með vélrænni drif (með viftu, til dæmis). Hið síðarnefnda tegund er miklu meiri árangri.

Hins vegar er skilvirkasta aðferðin varmaflutning - er varma leiðni, eða, eins og það er kallað, leiðni (leiðni ensku -. "Leiðni"). Allir verkfræðingur sem er að fara að halda varma hönnun varmaskipti, fyrst af öllu að hugsa um hvernig á að velja skilvirka búnað í lágmarki pláss. Og það tekst að ná þessu er með leiðni. Dæmi um þetta er skilvirkasta hingað TOA - plata varmaskipta. Plate TOA samkvæmt skilgreiningu - a varmaskipti sem flytur hita frá kælivökva til annars einn gegnum vegg sem skilur þá. Hæsta mögulega snertiflötur milli tveggja miðlum ásamt sönnum valin efni og uppsetningu þeirra plötum þykkt Mál valin til að lágmarka vélbúnað en varðveita upprunalegu tæknilega eiginleika sem krafist er í því ferli.

tegundir varmaskipta

Áður en þú framkvæma útreikning á varmaskipti eru ákvörðuð með gerð hennar. Allir TOA má skipta í tvo meginflokka: endurhitunarvarmaskipti og endurnýta varmaskipta. Helsti munurinn þar á milli er sem hér segir: í TOA recuperative varmaskipti eiga sér stað í gegnum vegg sem skilur tveir hita miðlungs, og koma í snertingu við hvert annað í tveimur endurnýta fjölmiðlum, oft sem þurfa síðari blöndun og aðskilnað í sérstökum skiljur. Endurmyndunaraðferðir varmaskiptar er skipt í varmaskipta og blöndun við stút (kyrrstöðu verði, eða milliefni). Grófum dráttum má segja, fötu af heitu vatni, setja upp í kuldanum, eða glas af heitu te, setja kælt í ísskáp (aldrei gera ekki!) - þetta er dæmi um slíka blöndun TOA. A hella te saucer og kæla hana þannig að við fá dæmi um endurnýjandi varmaskipti við stút (saucer, og í þessu dæmi spilar stútur hluta), sem er fyrst kemst í snertingu við andrúmsloftið og tekur hitastigi, og velur síðan þann hluta af starfsemi hita hellt í það af heitu te leita bæði fjölmiðla komnir í varmajafnvægi ham. Hins vegar, eins og við höfum þegar fundið skilvirkari notkun á varmaleiðni til að flytja varma frá einum miðli til annars, því meira gagni hvað varðar að flytja hita (og víða notað) TOA dag - að sjálfsögðu, recuperative.

Hita- og burðarþolsálag útreikning

Allir útreikning á endurnýta varmaskipti er hægt að gera á grundvelli niðurstaðna úr varma, vökva og styrk útreikninga. Þau eru grundvallaratriði, ómissandi fyrir hönnun á nýjum búnaði og tækni eru grundvöllur fyrir útreikning á síðari gerðir af sömu tegund af tæki línu. Helstu verkefni varma Toa útreikningum er að ákvarða nauðsynlega varmaskipti eiga flatarmálið fyrir stöðugum rekstri varmaskiptisins og viðhalda nauðsynlegar breytur af the frá miðöldum innstungu. Oft í slíkum útreikningum verkfræðingar eru gefin handahófskennt gildi af þyngd og stærð eiginleika framtíðinni búnaðar (efni, stórt þvermál rör, plötur, mál, geisla rúmfræði, gerð og efni finning et al.), Þó eftir sem kælivökvinn er venjulega látið fara fram uppbyggilegu útreikning exchanger. Eftir allt saman, ef fyrsta skrefið verkfræðingur talin nauðsynleg flatarmálið fyrir uppgefið þvermál pípu, til dæmis, 60 mm, og lengd á varmaskipti þannig að kom í tigu metra, það er rökrétt að gera ráð umskipti multistage varmaskipti eða við slönguhlutann búnt gerð, eða til að auka þvermál glösin.

vökva útreikning

Vökvakerfi eða vatns-vélrænni og loftaflfræðilegur útreikningar gerðar til að greina og hámarka vökva (straumlínulöguðum) þrýstingur tap í varmaskipti, og til að reikna út orkunotkun til að sigrast á þeim. Við útreikning á braut, rás eða pípa fyrir hitunarefnið framrás confronts mönnum aðal verkefnið - að efla gengi um hitameðhöndlun á staðnum. Það er einn miðill verður að fara, og hitt er að fá eins mikið hita í lágmarki millibili auðvitað sitt. Þessi fylgjum oft viðbótar hita gegnstreymísyfirboröi í formi af Fin yfirborð þróuð (til að skilja að mörk laminar sublayer og auka flæði ókyrrð). Optimal jafnvægi skyldleika í vökva tap, the svæði af hita gegnstreymísyfirboröi, þyngd og stærð eiginleika, og hinni ólöglegu framleiðslu hita er afleiðing af samanlagðri varma, vökva og uppbyggilegan TOA útreikningum.

stöðva útreikning

Sannprófun á varmaskiptinn fer fram í tilfelli þar sem það er nauðsynlegt að leggja kraft panta af hvaða hita gengi yfirborði. Yfirborð áskilja fyrir mismunandi ástæðum og í mismunandi aðstæður, ef þess er krafist af erindisbréfi, ef framleiðandi ákveður að gera til viðbótar framlegð til að vera alveg viss um að þetta hiti kemur út á stjórn, og til að lágmarka villur í útreikningum. Í sumum tilvikum eru Panta þarf til að hafa gabbað skipulag víddir árangri á öðrum (evaporators, economizers) í útreikning á getu á varmaskipti er sérstaklega kynntar framlegð yfirborð á the þjöppu olíu mengun er til staðar í kælingu hringrás. Já, og léleg gæði vatn verður að taka tillit til. Eftir smá stund, slétt rekstur varmaskipta, sérstaklega við háan hita, scum sest á yfirborði varmaskiptalyldquna búnaðinum, draga úr hita flytja stuðullinn, og óhjákvæmilega leiðir til lækkunar á sníkjudýra hita takeoff. Því bær verkfræðingur, útreikning á varmaskipti "vatn-vatn", greiðir sérstaka athygli á frekari varasjóð varmaskiptalykkju yfirborði. Athugar útreikninga og eyða til að sjá hvernig búnaðurinn valið mun vinna á öðrum, efri ham. Til dæmis, í þeim miðlægur loft hárnæring (Air-supply er brennt) hitari fyrsta og annars hitun sem notuð eru í köldu tímabili, og oft í för með sér nokkrar vikur kælingu framboð loft fóðrun köldu vatni inn í loftinntaksopið hita exchanger rör. Hvernig munu þeir virka og hvað mun gefa breytur til að meta span útreikning.

áætlar

Rannsóknir TOA útreikningar fara fram á grundvelli niðurstaðna úr varma útreikning og staðfestingu. Þau eru nauðsynleg, að jafnaði, til að gera nýjustu breytingar á uppbyggingu hannað tæki. Þeir framkvæma einnig til að leiðrétta einhverjar jöfnur eru sett í reiknilíkan framkvæmda TOA fengin með tilraunum (fyrir tilrauna gögn). Framkvæma rannsóknir felur í sér útreikning tugum og stundum hundruð útreikninga með sérstakri áætlun, þróað og innleitt í framleiðslu í samræmi við stærðfræði kenningar um hönnun tilrauna. Samkvæmt niðurstöðum sýna áhrif mismunandi aðstæður og líkamlega magni á árangur vísbendingar TOA.

önnur útreikningar

Útreikning á varmaskiptinn svæðinu, ekki gleyma um viðnám efni. Styrktarútreikningar TOA fela haka við áætlaðan eining fyrir spennu, snúningshreyfingu viðhengi til hámarks leyfilegt vinna augnablik að smáatriðum og hnúta framtíð varmaskipti. Með lágmarks stærð vörunnar ætti að vera sterkur, stöðugur og tryggja öruggan rekstur í ýmsum, jafnvel erfiðisvinnu aðstæður.

Dynamic útreikning er framkvæmd til að ákvarða ýmsa eiginleika varmaskipti á breytilegum rekstri ham.

Tegundir varmaskipti hönnun

Endurhitunarvarmaskipti, TOA í hönnun er hægt að skipta í nægilega miklum fjölda hópa. Mest þekkt og mikið notuð - plötuvarmaskiptar, loft (Vængjaðir hólkur), skel og hólkur varmaskiptar "pípa í pípu", skelja- og plata, og aðrir. Það eru fleiri mjög sérhæfð og framandi tegundir, t.d. spíral (cochlea-exchanger) eða sköfu, sem vinna með seigfljótandi eða non-Newtonian vökva, og mörgum öðrum tegundum.

Varmaskiptir "rör í rör"

Lítið á einföldustu útreikning á varmaskipti "rör í rör". Byggingu, þessi tegund af TOA er hámarks einfölduð. Við ræsingu upp að innri hólknum tæki, venjulega heitt varmaflutningsvökvinn til að lágmarka tap, og inn í ytra hylkið eða inn að ytri hólknum, kælivökva kælingu hlaupa. Engineer Task í þessu tilfelli dregur að um ákvörðun á lengd varmaskipti á grundvelli reiknað varmaskiptalyldquna með yfirborðsfleti og fyrirfram ákveðnum þvermál.

Það er þess virði að bæta að í varmafræði kynnir hugmyndina um hugsjón varmaskipti, sem er óendanlega lengd eining, þar kælivökvar vinna í gegn, og á milli fullkomlega kveiktu hitamun. Hönnunin "pípa í pípu" næst uppfyllir þessar kröfur. Og ef keyrt mótstreymi hitaflutningsvökva, verður það að vera svokölluð "gegn alvöru" (eins og öfugt við kross-eins og í disk TOA). Hiti þrýstingur kveiktu áhrifaríkast þegar umferð skipulag. Hins vegar framkvæma "pípa í pípu" útreikning á varmaskipti ætti að vera raunsæ og ekki gleyma um flutninga hluti, sem og vellíðan á uppsetningu. evrofury lengd - 13,5 m, og ekki öll tæknileg aðstaða lagað að renna og uppsetningu á búnaði slíkra lengd.

Shell og hólkur varmaskiptar

Þess vegna er það hluti af útreikning á slíku tæki rennur auðveldlega í inn í útreikning á skel og pípuvarmaskipti. I dette apparat, þar sem rör búnt er í einu tilfelli (umgerð hans), þvegin með mismunandi coolants, eftir áfangastað búnaði. Í þétta, til dæmis, hlaupa í kælimiðils jakka, og vatn - í túpu. Með þessari aðferð umferð umhverfi auðveldara og skilvirkara að stjórna rekstri einingarinnar. Í evaporators, á hinn bóginn refrigerant sýður í súlunum og þeir eru þvegnir með kælda vökva (vatn, brines, glýkólum, o.fl.). Þess vegna, the útreikningur pípuvarmaskiptir er lækkaður til að draga úr búnað stærð. Spila með þvermál hlíf, þvermál og fjölda og lengd innri pípur tækja verkfræðingur fer reiknuðu gildi varmaskiptalykkju yfirborði.

Air varmaskipta

Eitt af algengustu lang varmaskipta - a Geislauggar hólkur varmaskiptar. Þau eru kölluð vafningum. Þar sem þeir eru ekki aðeins að breyta bilinu fancoils (frá ensku. Fan + spólu, þ.e.a.s. "fan" + "spólu") í innri blokkum skipt kerfi til risa afgasi recuperator (val hita úr heitu útblæstrinum og flytja það til upphitunar) í kötlum á CHP. Þess vegna er útreikningur á spólu exchanger fer eftir forritinu, þar sem hitinn fer í notkun. Industrial loft kælir (VOPy) uppsett á hólfanna lost-fryst kjöt, í frysti við lágt hitastig og öðrum hlutum af mat kælingar, þurfa ákveðnar uppbyggingu lögun í hönnun þeirra. Fjarlægð milli Lamella (FIN) skal vera mest til að auka tíma samfellda notkun milli defrost hringrás. Vaporizers fyrir DCS (gagna), þvert á móti, gerir mögulegt að fleiri samningur Klemman mezhlamelnye fjarlægð í lágmarki. Slíkar varmaskiptum við framkvæmdir á "hreint svæði", umkringd fínu síu (allt að HEPA gráðu), hins vegar, þessi útreikningur fer fram hólklaga varmaskiptinn með sérstaka áherslu á að lágmarka heildar stærð.

disk varmaskiptum

Eins stöðug eftirspurn eftir plata varmaskipta. Eftir því sem við uppbyggileg hönnun þess, eru þeir fullkomlega gasketed og hálf-soðið, og mednopayanymi nikelpayanymi, lengdina og lóðuðu dreifitálmann aðferðina (án lóðmálmur). Thermal hönnun á disk varmaskipti er nægilega sveigjanleg og ekki sérstaklega erfitt að Engineer. Val aðferð getur spilað gerð plötum, djúpt rásir mynda, FIN gerð, stál þykkt, mismunandi efni og síðast en ekki síst - margir stöðluðum gerðum stærð tæki af mismunandi stærðum. Slík varmaskiptum eru lág og breiður (fyrir gufu hita af vatni) eða háum og grönnum (aðskilinna varmaskipta fyrir loft-ástand kerfa). Þau eru oft notuð, og miðill með fasa, þ.e. þétta, evaporators, gufu kælir, predkondensatorov og svo framvegis. D. Framkvæma hitauppstreymi hönnun varmaskiptis starfa á tvífasa mynstur, svolítið erfiðara en varmaskipti á "vökva-vökva", en fyrir reyndur verkfræðingur þetta vandamál er leysanlegt og er ekki sérstaklega erfitt. Til að auðvelda þessa útreikninga nútíma verkfræði hönnuðir nota tölvu gagnagrunninn, þar sem finna má mikið af nauðsynlegum upplýsingum, þar á meðal áfanga skýringarmynd hvers kælimiðill í hvaða rák ham, til dæmis, forrit CoolPack.

Útreikningur Example exchanger

Megintilgangur útreikninga er útreikningur á nauðsynlegum hita gengi yfirborði. Heat (kælingu) afl er yfirleitt tilgreind í erindisbréfi, en í dæmi okkar munum við reikna og hana fyrir, segjum, ávísun á kröfur forskrift. Stundum gerist það einnig að upprunalegu gögn geta skríða villa. Eitt af verkefnum lögbærs verkfræðingur - þetta villa að finna og laga. Sem dæmi má nefna, framkvæma útreikninga plata varmaskiptinum hjá "fljótandi - fljótandi". Látum það vera skilju hringrás (þrýstingur brotsjór) í hár-rísa bygging. Til þess að draga úr þrýstingi á búnaði, byggingu skýjakljúfa mjög oft notað þessa aðferð. Á einni hlið af varmaskiptisins hafa meira af vatni við innganginn Tvh1 = 14 ᵒS og hætta Tvyh1 = 9 ᵒS, og verður flæðishraða G1 = 14 500 kg / klst, og hins vegar - er einnig vatn, en hér með eftirfarandi þáttum: Tvh2 = 8 ᵒS, Tvyh2 ᵒS = 12, G2 = 18 125 kg / klst.

Nauðsynlegt afl (Q0) reikna varma jafnvægi formúluna (sjá mynd að ofan, uppskrift 7.1 ..), þar sem Cp - sérstakur hitauppstreymi getu (tafla gildi). Til einföldunar útreikninga Þessi gildi taka varmarýmd við lok meðferðar = 4.187 [kJ / kg * ᵒS]. Við teljum:

Q1 = 14 500 * (14-9) * 4,187 = 303.557,5 [kJ / h] = W = 84.3 84321,53 kW - á fyrstu hlið og

Q2 = 18 125 * (12-8) * 4,187 = 303.557,5 [kJ / h] = W = 84.3 84321,53 kW - á annarri hliðinni.

Bent er á að, samkvæmt formúlu (7.1), Q0 = Q1 = Q2, burtséð frá því hvaða hlið af the útreikningi fram.

Frekari, í helstu hita flytja jöfnu (7.2), finnum við nauðsynlega yfirborðsflöt (7.2.1), þar sem k - hita flytja stuðullinn (telst vera 6350 [W / ^m2]), og ΔTsr.log. - meina-hitastig munur, er reiknað með því formúlu (7.3):

? T sr.log. = (2-1) / LN (2/1) = 1 / LN2 = 1 / 0,6931 = 1,4428;

F er = 84321/6350 * 1,4428 = 9,2 m ^2.

Í þeim tilvikum þar sem hita flytja stuðullinn er óþekkt, útreikning er örlítið flóknara plötuvarmaskiptar. Formula (7,4) eru meðtalin Reynolds-tala þar ρ - þéttleiki [kg / ^m3], η - dynamic seigju, [n * s / m ^2], v - hraðinn á miðli í rásinni [m / s], d cm - vætanleg ól þvermál [m].

Frá töflunni við að leita nauðsynlegt gildi Prandtl [Pr], og formúluna (7.5), fá við Nusselt númerið, þar sem n = 0,4 - á vökvaformi sem skilyrði heating, og n = 0,3 - að kæla í fljótandi aðstæður.

Ennfremur, formúluna (7,6) er reiknuð út hita flytja stuðullinn frá kælivökva til hvers vegg, og formúluna (7.7) er gert ráð fyrir varmaflutning stuðullinn, sem er ásetin á formúlu (7.2.1) til að reikna varmaskiptalyldquna flatarmál.

Í formúlunum að ofan, λ - varmaleiðni stuðullinn, ϭ - þykkt í rásinni vegg, sem o1 og α2 - varmaleiðni stuðli hvers efnis varmaflutning vegg.