Arvutamine soojusvaheti näitel. Pindala arvutamine, võimsus soojusvaheti

Arvutamine soojusvaheti nüüd võtab vähem kui viis minutit. Iga organisatsioon, mis toodab ja müüb selliseid seadmeid tavaliselt annab igaühele oma värbamise programmi. Seda saab alla laadida tasuta firmalt kodulehel või nende tehnik tulevad oma kontoris ja paigaldada see tasuta. Kuid selle tulemusena need arvutused on õiged, me saame usaldada teda ja ei ole tark, kui tootja, võideldes pakkumise tema konkurentidega? Kontrollin elektrooniliste kalkulaator nõuab teadmisi või vähemalt arusaamist kaasaegse arvutus- soojusvaheteid. Proovime praakima üksikasju.

Mis on soojusvaheti

Enne arvutamist soojusvaheti, pidagem meeles, ja millist sellise seadme? Teplomassoobmennyh aparaadi (aka soojusvaheti, tuntud ka kui soojuskandja seade või TOA) - seade soojuse ülekanne ühe jahutusvedeliku teise. Protsessis jahutusvedeliku temperatuuri muutusi muuta ka nende tihedus ja seega mass indeksid aineid. See on põhjus, miks selliseid protsesse nimetatakse soojuse ja massiülekande.

tüüpi soojusülekande

Nüüd räägime soojusülekande liigid - on vaid kolm. Kiirgus - soojuse ülekandmist kiirgust. Näiteks saame meenutada päevitamine rannas sooja suvepäeva. Ja isegi need soojusvahetid võib leida turul (toru õhu soojendamiseks). Kuid kõige sagedamini kodus küte, tuba korteris ostame õli või elektriküte. See on näide teist tüüpi soojusülekande - konvektsioon. Konvektsioon on loomulik, tahtmatud (väljavõte ja kasti peaks soojusvaheti) või mehaanilise ajami (ventilaator, näiteks). Viimane tüüp on palju efektiivsem.

Kuid kõige efektiivsem meetod soojusülekande - on soojusjuhtivus, või nagu seda nimetatakse, juhtivus (juhtivus inglise -. "Juhtivus"). Iga insener, kes läheb hoidke termilise disain soojusvaheti, esmalt mõtlema, kuidas valida tõhus seadmete minimaalselt ruumi. Ja see õnnestub saavutada on juhtivus. Üks näide selle kohta on kõige tõhusam seni TOA - plaatsoojusvahetitega. Plate TOA definitsiooni - soojusvaheti, mis kannab soojust jahutusvedeliku ühe teise läbi seina eraldades need. Suurim võimalik vahelisest kontaktpinnast kahe keskkondadesse koos tõsi valitud materjalid ja nende profiili plaatidel paksusmõõtmed valitud minimeerida riistvara säilitades algse tehniliste omaduste protsessis nõutav.

tüüpi soojusvahetid

Enne kui asute arvutamisel soojusvaheti on määratud tema tüüp. Kõik TOA võib jagada kaheks suureks rühmaks: kosutav ja taastav soojusvahetid. Peamiseks erinevuseks nende vahele on järgmine: kui TOA kosutav toimub soojusvahetus läbi seina, mis eraldab kaht kuumutuskeskkonnal ning puutuvad üksteisega kahe regeneratiivse meedia nõuab sageli hilisema segamise ja eraldamise spetsiaalsetes separaatorid. Regenerative soojusvahetid jagunevad soojusvahetid ja segamisel düüsi (statsionaarne intsidenti või vahepealne). Üldjoontes ämber sooja veega, panna külma või klaasi kuuma teed, pane jahutatakse külmikus (mitte kunagi ei tee!) - see on näide selline segamine TOA. Valamissuudmega tee taldrik ja jahutamist seda nii saame näide taastav soojusvaheti düüsi (taldrik, selles näites mängib düüsi osas), mis kontakteerub esmalt välisõhku ning ta võtab oma temperatuuril ja siis valib osa soojusest valati see kuuma teed otsib nii meedia viia termilise tasakaalu režiimis. Kuid, nagu me oleme juba leidnud tõhusama kasutamise soojusjuhtivus kanda soojust ühest meediumist teise, seega kasulikum nii soojusülekande (ja kasutatakse laialdaselt) TOA täna - muidugi kosutav.

Soojus- ja struktuursed arvutus

Arvestamine taastav soojusvaheti saab tulemuste põhjal termilise, hüdraulilised ja tugevusarvutused. Nad on olulised, hädavajalik kavandada uusi seadmeid ja tehnikat on arvutamise aluseks järgnevate mudelite sama tüüpi seadmeid joon. Peamine ülesanne termilise TOA arvutus on määrata kindlaks vajalik soojusvahetus pinnast stabiilse toimimise soojusvaheti ja säilitada nõutav parameetrid meediaväljaanne. Üsna sageli sellises arvutused insenerid on toodud meelevaldne väärtused mass ja mõõtmed omadused tulevast tehnika (materjali, diameeter torud, plaadid, mõõtmed, tala geomeetria ja materjali Uimepüügi jt.), Aga pärast kuumutamist viiakse tüüpiliselt läbi konstruktiivse arvutus soojusvaheti. Lõppude lõpuks, kui esimene samm insener peetakse vajalikuks pindala antud läbimõõduga toru, näiteks 60 mm, ja pikkusega soojusvaheti seega pöördus kuuskümmend meetrit, on loogiline eeldada, üleminek mitmeastmelise soojusvaheti või toru kimbu tüüp või suurendada torude läbimõõdust.

hüdrauliline arvutus

Hüdrauliline või hüdromehhaanilised ja aerodünaamiline arvutused tuvastada ja optimeerida hüdrauliline (aerodünaamiline) rõhukadu soojusvaheti ja arvutada energiatarbimist, et neid ületada. Arvutamine tahes tee, kanali või toru kütteseadme läbipääsu kimbutab inimese esmane ülesanne - tihendada Soojusvahetusprotsessi kohas. See tähendab, et ühe keskmise läbima, ja teine on saada nii palju soojust vähemalt intervalli oma muidugi. See toob tihti rakendada täiendavaid soojusvahetuspind vormis fin pindade arendatud (lahutamiseks piiri laminaarse alamkiht ja suurendada voolu turbulentsi). Optimaalne tasakaal seoses hüdraulilise kaotust, valdkonnad soojuskandja pinda, kaal ja suurus omadused ja tagasi soojuse toodang on tulemus kokku termilise, hüdraulilised ja konstruktiivne TOA arvutus.

kontrollides arvutus

Kontrollimine soojusvaheti viiakse läbi juhul, kui on vaja panna võimsus reservi tahes soojusvahetus pindala. Pind reservi erinevatel põhjustel ja erinevates olukordades, kui seda nõuab lähteülesande, kui tootja otsustab teha täiendav marginaal olema täpselt kindel, et see soojus vabaneb režiimile ja vähendada vigu arvutused. Mõnel juhul reserveerima ümardamise struktuursed mõõtmed tulemusi teistes (Aurustites ökonomaiserite) on arvutamise võime soojusvaheti on spetsiaalselt kehtestatud marginaal pinna kompressori õli saastumise olemas külmaaineringlust. Jah, ja vee halb kvaliteet tuleb arvesse võtta. Mõne aja pärast, sujuvat toimimist soojusvahetid, eriti kõrgetel temperatuuridel, saast settib pinnal soojuskandja aparaati, vähendades soojusülekande koefitsiendiga ning paratamatult mille tulemusel väheneb parasiitide poolt põhjustatud soojuse starti. Seetõttu pädev insener, arvutus soojusvaheti "vee-vee", pöörab erilist tähelepanu lisareservi soojusvahetus pinnale. Kontrollin arvutamise ja kulutada selleks, et näha, kuidas tehnika valitud töötab muu, sekundaarne režiimid. Näiteks Kesk kliimaseadmed (õhk-varustusseadmete) küttekehad esimese ja teise soojendus kasutatakse külmal aastaajal, ja sageli kaasata suvel jahutamiseks sissepuhke söötmise külma veega õhku soojusvaheti toru. Kuidas nad toimivad ja mida annab parameetrite hindamiseks span arvutus.

teadusuuringute hinnangute

Research TOA arvutused läbi tuginedes tulemuste termilise arvutamise ja kontrollimise. Need on vajalikud, reeglina teha viimaseid muudatusi struktuuri mõeldud seade. Samuti tehakse parandage võrrandite munetakse Arvutusmudeli rakendatud TOA saadud empiiriliselt (katseteks andmed). Uurimis- hõlmab arvutamisel kümneid ja mõnikord sadu arvutused spetsiaalse kava, arendada ja rakendada tootmise vastavalt matemaatilise teooria disain eksperimente. Tulemuste kohaselt paljastada mõju erinevates tingimustes ja füüsikaliste suuruste tulemusnäitajate TOA.

muid arvutusi

Arvutus soojusvaheti pindala, ärge unustage materjalide vastupidavus. Tugevusarvutused TOA hulka kontrollida prognoositud üksus pinge, väände- manuse maksimaalne lubatud töötamise hetki detailidele ja sõlmedele tuleviku soojusvaheti. Minimaalse mõõtmeid peaks olema tugev, stabiilne ja ohutu käitamise tagamiseks erinevates, isegi kõige raskem tingimused.

Dynamic arvutus määramiseks viiakse läbi erinevaid omadusi soojusvaheti muutuva töörežiime.

Tüüpi soojusvaheti disain

Kosutav TOA disain võib jagada piisavalt suur hulk rühmi. Kõige tuntum ja laialdaselt kasutatav - plaatsoojusvahetit, õhk (Ribitorud katseklaas), torukimptüüpi soojusvahetid "toru-torus", kest-and-plaat, ja teised. On enam spetsiaalsete ja eksootiliste liiki, näiteks spiraali (sisekõrvas-vaheti) või kaabitsa mis töötavad koos viskoosse või mittenewtoni vedelikud ja paljud teised tüübid.

Soojusvaheti "toru toru"

Mõtle lihtsaim arvutamiseks soojusvaheti "toru toru". Struktuurselt sedalaadi TOA on maksimaalselt lihtsustatud. Käivitamise ajal sisemise tuubis, tavaliselt kuuma soojuskandjana minimeerida kadusid ning korpusesse või välimisse torusse, jahutusvedeliku jahutamist perspektiivis. Engineer Task sel juhul vähendab määramisega pikkus soojusvaheti põhjal arvutatud soojusvahetuse pindala ja ettemääratud läbimõõdud.

Väärib lisamist, et termodünaamika kasutusele mõiste ideaalne soojusvaheti, mis on lõpmatu pikkusega üksus, kus jahutusvedelikud töötada leti ja vahel täielikult käivitunud temperatuuride vahe. Disain "toru-torus" lähim vastab nendele nõuetele. Ja kui tekib vastuvoolu soojusülekande vedelikud, siis on see nn "counter-real" (erinevalt piiriüleste nagu plaat TOA). Temperatuur surve kõige tõhusamalt käivitub liikluse korraldamine. Kuid sooritades "toru-torus" arvutamisel soojusvaheti peab olema realistlik ja mitte unustada logistika komponent, samuti lihtne paigaldus. evrofury pikkus - 13,5 m, ja mitte kõik tehnilised vahendid on kohandatud libisema ja paigaldus sellised pikkuses.

Shell ja toru soojusvahetid

Seetõttu on osa arvutamisel sellise seadme sujuvalt voolab arvutamiseks kest ja toru soojusvaheti. See aparaat, milles torukimp on ühel juhul (mantlile), pesti erinevate jahutusvedelikud, sõltuvalt sihtkohast tehnika. Kondensaatorite, näiteks joosta külmaagensis jope ja vesi - toru. Selle meetodi liiklust keskkondades lihtsamaks ja tõhusamaks kontrollimiseks seadme töö. Aurustites vastupidi, külmutusagensi keeb torudes ja neid pestakse jahutatud vedelik (vesi, sooladest, glükoolid, jne). Seega arvutus-torusoojusvahetis vähendatakse miinimumini seadmete suurusest. Mängides kesta läbimõõdust, diameeter arvu ja pikkust sisetorudega aparaadi insener siseneb arvestuslik väärtus on soojuskandja pindalast.

õhu soojusvahetid

Üks levinumaid kaugelt soojusvahetid - kinnihoidev toru soojusvahetid. Neid nimetatakse rullid. Kui nad ei ole ainult kohandatud alates fancoils (alates inglise keeles. Ventilaator + pooli, st "fänn" + "coil") sisemise plokid split süsteemid hiiglane suitsugaaside rekuperaatorile (valiku soojust kuuma suitsugaasi ja üleandmise see kütte) kateldes on CHP. Sellepärast arvutamiseks pooli soojusvaheti sõltub rakendusest, kus soojuse läheb operatsiooni. Industrial õhujahutusseadmed (VOPy) paigaldatud kambrite šokk-külmutatud liha, sügavkülmikud madalatel temperatuuridel ja muude objektide toidu külmutamiseks, nõuavad teatud struktuurseid omadusi oma disain. Vahemaa lamelli (fin) peaks olema võimalikult suur, et suurendada aega pidevaks tööks vahel sulatustsükkel. Aurustussegude DCS (andmekeskuse), vastupidi, võimaldab rohkem kompaktne Kinnitusvahendite mezhlamelnye kaugus miinimumini. Selline soojusvaheteid tegutsevate "puhas tsoon", mis on ümbritsetud peenfilter (kuni HEPA klass), kuid see arvutus viiakse läbi torukujulise soojusvaheti rõhuasetusega minimeerides gabariitmõõded.

plaatsoojusvahetitega

Praegu stabiilne nõudlus plaatsoojusvahetitega. Vastavalt oma konstruktiivset disain, nad on täielikult tihendatud ja semi-keevitatud ja mednopayanymi nikelpayanymi keevitatud ja joodetud gaasdifusioonmeetodi (ilma jootma). Thermal disain plaatsoojusvahetil on piisavalt paindlik ja mitte eriti raske insener. Valimise protsessi võib mängida tüüpi plaatidel, sügavat kanalit moodustavad, fin mudel, terasest paksusega, erinevatest materjalidest ja mis kõige tähtsam - paljudes standardse suurusega mudelite seadmeid erineva suurusega. Selline soojusvahetid on lai ja madal (auruga vee soojendamiseks) või kõrge ja kitsas (eraldamine soojusvahetid kliimaseadmete). Neid kasutatakse sageli ja keskmise koos faasisiire, st kondensaatorid, aurustid, auru jahutite, predkondensatorov ja nii edasi. D. Tehakse termilise disain soojusvaheti töötab kahefaasiline muster, veidi raskem kui soojusvaheti "vedelik-vedelik", kuid kogenud insener see probleem on lahendatav ja ei ole eriti raske. Et hõlbustada nende arvutuste kaasaegne tehnika disainerid kasutavad arvuti andmebaasi, kust leiad palju vajalikku teavet, sealhulgas faasidiagrammile tahes külmutusagensi igal vööt režiimis näiteks programmi CoolPack.

Arvutus Näide soojusvaheti

Peamine eesmärk arvutamisel on arvutamise vajalikud soojuskandja pindala. Heat (jahutus) võimsus on tavaliselt määratletud pädevuse, kuid meie näites me arvutada ja tema jaoks, ütleme, tšeki nõuete spetsifikatsioon. Vahel juhtub ka, et originaal andmeid saab libiseda viga. Üks ülesandeid pädeva inseneri - see viga leida ja parandada. Näiteks arvutuste teostamiseks plaadi soojusvaheti "vedelik - vedelik". Olgu see eralduslülitus (rõhk kaitselüliti) in kõrghoone. Et leevendada survet seadmete ehitamiseks kõrghooneid sageli kasutatakse seda lähenemist. Ühel pool soojusvaheti on vee sissepääsu juures Tvh1 = 14 ᵒS ja väljumise Tvyh1 = 9 ᵒS ja voolukiirus G1 = 14 500 kg / h, ja teiselt - on ka vesi, kuid siin järgmisi parameetreid: Tvh2 = 8 ᵒS, Tvyh2 ᵒS = 12, G2 = 18 125 kg / h.

Vajalik võimsus (Q0) arvutada termiline tasakaal valemiga (vt joonis eespool valemiga 7.1 ..), Kus Cp - konkreetse soojusmahtuvus (tabel väärtus). Lihtsuse arvutuste Need väärtused võtta soojusmahtuvuse EOT = 4,187 [kJ / kg * ᵒS]. Me peame:

Q1 = 14 500 * (14-9) * 4,187 = 303557,5 [kJ / h] = W = 84,3 84321,53 kW - esimesel küljel ja

Q2 = 18 125 * (12-8) * 4,187 = 303557,5 [kJ / h] = W = 84,3 84321,53 kW - teisel küljel.

Pange tähele, et vastavalt valemile (7.1), Q0 = Q1 = Q2, sõltumata sellest, millisel poolel arvutuse läbi.

Edasi, peamine soojusjuhtivusvõrrand (7,2), leiame vajaliku pindala (7.2.1), kus k - soojusülekande koefitsiendiga (eeldati võrdne 6350 [W / ^{m2]) ja} ΔTsr.log. - keskmine-temperatuuride vahe, arvutatakse valemiga (7.3):

? T sr.log. = (2-1) / ln (2/1) = 1 / ln2 = 1 / 0,6931 = 1,4428;

F on = 84321/6350 * 1,4428 = 9,2 ^m2.

Juhul kui soojusülekande koefitsient on teadmata, ei ole arvestus veidi keerulisem plaatsoojusvahetil. Valemiga (7.4) peetakse Reynoldsi arv, kus ρ - tihedus [kg / ^m3], η - dünaamiline viskoossus, [N * s / m ^2] v - liikumiskiirus keskmise kanalis [m / s], d cm - märguvad ava läbimõõt [m].

Tabelist püüame soovitud väärtus Prandtl [Pr] ja valemite (7.5), saame Nusselt number, kus n = 0,4 - vedelat kuumutades ja n = 0,3 - jahutamist vedelas tingimustel.

Lisaks võib valemiga (7.6) arvutatakse soojusülekande koefitsiendiga alates jahutusvedeliku igale seinale ja valemite (7.7) Eeldatakse soojusülekande koefitsiendiga, mis on asendatud valemis (7.2.1) arvutada soojuskandja pindalast.

Ülaltoodud valemites, λ - soojusjuhtivuse koefitsiendi ϭ - paksus kanali seina, α1 ja α2 - soojusülekande koefitsiendid iga Soojusläbivuse seina.