การคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนในปัจจุบันใช้เวลาไม่เกินห้านาที ตามกฎแล้วองค์กรใดก็ตามที่ผลิตและจำหน่ายอุปกรณ์ดังกล่าวจะจัดเตรียมโปรแกรมการเลือกของตนเองให้กับทุกคน คุณสามารถดาวน์โหลดได้ฟรีจากเว็บไซต์ของ บริษัท มิฉะนั้นช่างของพวกเขาจะมาที่สำนักงานของคุณและติดตั้งได้ฟรี อย่างไรก็ตามผลการคำนวณดังกล่าวถูกต้องเพียงใดเป็นไปได้หรือไม่ที่จะไว้วางใจและผู้ผลิตไม่ฉลาดในการต่อสู้กับคู่แข่งหรือไม่? การตรวจสอบเครื่องคำนวณอิเล็กทรอนิกส์จำเป็นต้องมีความรู้หรืออย่างน้อยก็ต้องมีความเข้าใจเกี่ยวกับวิธีการคำนวณสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสมัยใหม่ ลองหารายละเอียดกัน
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนคืออะไร
ก่อนที่จะคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนโปรดจำไว้ว่าอุปกรณ์ชนิดนี้คืออะไร? อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนและมวล (aka เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหรือที่เรียกว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหรือ TOA) เป็นอุปกรณ์สำหรับถ่ายโอนความร้อนจากผู้ให้บริการความร้อนหนึ่งไปยังอีก ในกระบวนการเปลี่ยนอุณหภูมิของสารหล่อเย็นความหนาแน่นและดังนั้นตัวบ่งชี้มวลของสารก็เปลี่ยนไปเช่นกัน นั่นคือเหตุผลที่กระบวนการดังกล่าวเรียกว่าการถ่ายเทความร้อนและมวล
เมนูหลัก
สวัสดี! เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นอุปกรณ์ที่แลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างตัวพาความร้อนสองตัวขึ้นไปหรือระหว่างตัวพาความร้อนและของแข็ง (หัวฉีดผนัง) นอกจากนี้ยังสามารถเล่นบทบาทของสารหล่อเย็นได้โดยสภาพแวดล้อมรอบ ๆ อุปกรณ์ ตามวัตถุประสงค์และการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอาจแตกต่างกันมากตั้งแต่แบบง่ายที่สุด (หม้อน้ำ) ไปจนถึงขั้นสูงที่สุด (หน่วยหม้อไอน้ำ) ตามหลักการของการทำงานเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจะแบ่งออกเป็นแบบพักฟื้นการสร้างใหม่และการผสม
อุปกรณ์กู้คืนเรียกว่าอุปกรณ์ที่พาหะความร้อนและความเย็นไหลพร้อมกันโดยคั่นด้วยผนังทึบ อุปกรณ์เหล่านี้ ได้แก่ เครื่องทำความร้อนหม้อไอน้ำคอนเดนเซอร์เครื่องระเหย ฯลฯ
เครื่องมือที่พื้นผิวทำความร้อนเดียวกันถูกล้างด้วยของเหลวร้อนและเย็นสลับกันเรียกว่าการสร้างใหม่ ในกรณีนี้ความร้อนที่สะสมโดยผนังของอุปกรณ์ในระหว่างที่มีปฏิสัมพันธ์กับของเหลวร้อนจะถูกส่งออกไปยังของเหลวเย็น ตัวอย่างของอุปกรณ์ที่สามารถสร้างใหม่ได้ ได้แก่ เครื่องทำความร้อนแบบใช้อากาศของเตาเผาแบบเปิดและเตาหลอมเตาเผาความร้อนเป็นต้นในเครื่องกำเนิดใหม่การแลกเปลี่ยนความร้อนมักเกิดขึ้นในสภาพที่ไม่อยู่นิ่งในขณะที่อุปกรณ์พักฟื้นส่วนใหญ่ทำงานในโหมดหยุดนิ่ง
อุปกรณ์ฟื้นฟูและสร้างใหม่เรียกอีกอย่างว่าอุปกรณ์พื้นผิวเนื่องจากกระบวนการถ่ายเทความร้อนในอุปกรณ์เหล่านี้เกี่ยวข้องกับพื้นผิวของของแข็งอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้
เครื่องผสมเป็นอุปกรณ์ที่มีการถ่ายเทความร้อนโดยการผสมของเหลวร้อนและเย็นโดยตรง
การเคลื่อนที่ร่วมกันของสารหล่อเย็นในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอาจแตกต่างกัน (รูปที่ 1)
ขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ความแตกต่างเกิดขึ้นระหว่างอุปกรณ์ที่มีการไหลโดยตรงการไหลย้อนการไหลข้ามและด้วยทิศทางการเคลื่อนที่ที่ซับซ้อนของสารหล่อเย็น (กระแสผสม) หากสารหล่อเย็นไหลขนานกันในทิศทางเดียวรูปแบบการเคลื่อนที่ดังกล่าวเรียกว่าการไหลไปข้างหน้า (รูปที่ 1) ด้วยการไหลย้อนกลับสารหล่อเย็นจะเคลื่อนที่แบบขนาน แต่เข้าหากัน หากทิศทางการเคลื่อนที่ของของเหลวตัดกันรูปแบบของการเคลื่อนที่จะเรียกว่าการไหลข้าม นอกเหนือจากโครงร่างที่กล่าวถึงข้างต้นแล้วยังมีการใช้รูปแบบที่ซับซ้อนมากขึ้นในทางปฏิบัติเช่นการไหลไปข้างหน้าและการไหลย้อนพร้อมกันกระแสไฟฟ้าข้ามหลายจุดเป็นต้น
ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ทางเทคโนโลยีและคุณสมบัติการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจะแบ่งออกเป็นเครื่องทำน้ำอุ่นคอนเดนเซอร์หน่วยหม้อไอน้ำเครื่องระเหย ฯลฯ แต่สิ่งที่พบบ่อยก็คือพวกเขาทั้งหมดทำหน้าที่ในการถ่ายเทความร้อนจากผู้ให้บริการความร้อนหนึ่งไปยังอีกดังนั้นบทบัญญัติพื้นฐาน การคำนวณความร้อนเหมือนกันสำหรับพวกเขา ... ความแตกต่างสามารถเป็นเพียงจุดประสงค์สุดท้ายของการตั้งถิ่นฐานเท่านั้น เมื่อออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนใหม่งานคำนวณคือการกำหนดพื้นผิวทำความร้อน ในการคำนวณการตรวจสอบความร้อนของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีอยู่จำเป็นต้องค้นหาปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทและอุณหภูมิสุดท้ายของของเหลวที่ใช้งานได้
การคำนวณความร้อนในทั้งสองกรณีเป็นไปตามสมการสมดุลความร้อนและสมการการถ่ายเทความร้อน
สมการสมดุลความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนมีรูปแบบ:
โดยที่ M คืออัตราการไหลมวลของสารหล่อเย็น kg / s; cpm - มวลเฉพาะความจุความร้อนเฉลี่ยไอโซแบริกของสารหล่อเย็น J / (กก. * °С)
ต่อจากนี้ตัวห้อย "1" หมายถึงค่าที่เกี่ยวข้องกับของเหลวร้อน (ตัวพาความร้อนหลัก) และตัวห้อย "2" - ไปยังของเหลวเย็น (ตัวพาความร้อนรอง); เส้นตรงกับอุณหภูมิของของเหลวที่ทางเข้าไปยังอุปกรณ์และสองเส้น - ที่เต้าเสียบ
เมื่อคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนมักใช้แนวคิดเรื่องความจุความร้อนรวมของอัตราการไหลของมวลของตัวพาความร้อน (เทียบเท่าน้ำ) เท่ากับ C = Mav W / ° C จากนิพจน์ (1) เป็นไปตามนั้น
นั่นคืออัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของของเหลวถ่ายเทความร้อนเฟสเดียวเป็นสัดส่วนผกผันกับอัตราส่วนของความจุความร้อนที่ใช้ทั้งหมด (เทียบเท่าน้ำ)
สมการการถ่ายเทความร้อนเขียนไว้ดังนี้: Q = k * F * (t1 - t2) โดยที่ t1, t2 คืออุณหภูมิของตัวพาความร้อนหลักและรอง F คือพื้นที่ผิวการถ่ายเทความร้อน
ในระหว่างการแลกเปลี่ยนความร้อนในกรณีส่วนใหญ่อุณหภูมิของตัวพาความร้อนทั้งสองจะเปลี่ยนไปดังนั้นหัวอุณหภูมิΔt = t1 - t2 จึงเปลี่ยนไป ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนบนพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนจะมีค่าตัวแปรดังนั้นค่าเฉลี่ยของความแตกต่างของอุณหภูมิΔtavและค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน kcp ควรถูกแทนที่ในสมการการถ่ายเทความร้อนนั่นคือ
Q = kсp * F * Δtcp (3)
พื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อน F คำนวณโดยสูตร (3) ในขณะที่ระบุประสิทธิภาพการระบายความร้อน Q ในการแก้ปัญหาจำเป็นต้องคำนวณค่าเฉลี่ยบนพื้นผิวทั้งหมดของค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนkсpและหัวอุณหภูมิΔtav
เมื่อคำนวณความแตกต่างของอุณหภูมิเฉลี่ยจำเป็นต้องคำนึงถึงลักษณะของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของตัวพาความร้อนตามพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อน เป็นที่รู้กันจากทฤษฎีการนำความร้อนว่าในจานหรือแท่งทรงกระบอกที่มีความแตกต่างของอุณหภูมิที่ปลาย (พื้นผิวด้านข้างเป็นฉนวน) การกระจายของอุณหภูมิตามความยาวเป็นเส้นตรง หากการแลกเปลี่ยนความร้อนเกิดขึ้นที่พื้นผิวด้านข้างหรือระบบมีแหล่งความร้อนภายในการกระจายของอุณหภูมิจะเป็นแนวโค้ง ด้วยการกระจายตัวของแหล่งความร้อนอย่างสม่ำเสมอการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิตามความยาวจะเป็นแบบพาราโบลา
ดังนั้นในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนลักษณะของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของตัวพาความร้อนจึงแตกต่างจากเส้นตรงและถูกกำหนดโดยความจุความร้อนทั้งหมด C1 และ C2 ของอัตราการไหลมวลของตัวพาความร้อนและทิศทางของการเคลื่อนที่ร่วมกัน (รูปที่ 2)
จะเห็นได้จากกราฟแสดงว่าการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิตามพื้นผิว F ไม่เท่ากัน ตามสมการ (2) การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะยิ่งมากขึ้นสำหรับตัวพาความร้อนที่มีความจุความร้อนต่ำกว่าของการไหลของมวล หากสารหล่อเย็นเหมือนกันตัวอย่างเช่นในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจากน้ำสู่น้ำลักษณะของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสารหล่อเย็นจะถูกกำหนดโดยอัตราการไหลทั้งหมดและในอัตราการไหลที่ต่ำกว่าอุณหภูมิ การเปลี่ยนแปลงจะมีมากด้วยการไหลแบบโคเคอร์เรนต์อุณหภูมิสุดท้าย t "2 ของตัวกลางที่ให้ความร้อนจะน้อยกว่าอุณหภูมิ t" 1 ของตัวกลางให้ความร้อนที่เต้าเสียบของอุปกรณ์เสมอและด้วยการไหลย้อนอุณหภูมิสุดท้าย t "2 อาจสูงกว่าอุณหภูมิ t "1 (โปรดดูการทวนกระแสกรณีเมื่อ C1> C2) ดังนั้นที่อุณหภูมิเริ่มต้นเดียวกันตัวกลางที่จะให้ความร้อนด้วยการไหลทวนกระแสสามารถอุ่นให้มีอุณหภูมิสูงกว่าการไหลแบบโคเคอร์เรนต์
ด้วยการไหลแบบโคเคอร์เรนต์หัวอุณหภูมิตามพื้นผิวทำความร้อนจะเปลี่ยนไปในระดับที่มากกว่าการไหลย้อน ในขณะเดียวกันค่าเฉลี่ยในกรณีหลังจะสูงกว่าซึ่งเป็นผลมาจากการที่พื้นผิวทำความร้อนของอุปกรณ์ที่มีการไหลย้อนกลับจะมีขนาดเล็กลง ดังนั้นภายใต้เงื่อนไขที่เท่าเทียมกันในกรณีนี้ความร้อนจะถูกถ่ายเทมากขึ้น จากนี้ควรกำหนดค่าความพึงพอใจให้กับอุปกรณ์ที่มีกระแสต่อต้าน
จากการศึกษาวิเคราะห์ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ทำงานตามรูปแบบการไหลโดยตรงพบว่าหัวอุณหภูมิตามพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนเปลี่ยนแปลงแบบทวีคูณดังนั้นสูตรสามารถคำนวณหัวอุณหภูมิเฉลี่ยได้:
โดยที่Δtbคือความแตกต่างของอุณหภูมิขนาดใหญ่ระหว่างตัวพาความร้อนและความเย็น (จากปลายด้านหนึ่งของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน) Δtm - ความแตกต่างของอุณหภูมิที่น้อยกว่า (จากปลายอีกด้านหนึ่งของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน)
ด้วยการไหลไปข้างหน้าΔtb = t'1 - t'2 และΔtm = t "1 - t" 2 (รูปที่ 2. ) สูตรนี้ยังใช้ได้กับการทวนกระแสด้วยข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวเมื่อ C1
ความแตกต่างของอุณหภูมิเฉลี่ยระหว่างสื่อสองชนิดซึ่งคำนวณโดยสูตร (4) เรียกว่าค่าเฉลี่ยลอการิทึม หัวอุณหภูมิ รูปแบบของนิพจน์เกิดจากลักษณะของการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิตามพื้นผิวที่ให้ความร้อน (การพึ่งพาความโค้ง) หากการพึ่งพาเป็นเชิงเส้นควรกำหนดหัวอุณหภูมิเป็นค่าเฉลี่ยเลขคณิต (รูปที่ 3) ค่าของส่วนหัวค่าเฉลี่ยเลขคณิตΔtа.avจะมากกว่าค่าเฉลี่ยลอการิทึมΔtl.avเสมอ อย่างไรก็ตามในกรณีที่หัวอุณหภูมิตามความยาวของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเปลี่ยนแปลงอย่างไม่มีนัยสำคัญนั่นคือเงื่อนไขΔtb / Δtm <2 เป็นที่พอใจความแตกต่างของอุณหภูมิเฉลี่ยสามารถคำนวณเป็นค่าเฉลี่ยเลขคณิตได้:
ค่าเฉลี่ยของความแตกต่างของอุณหภูมิสำหรับอุปกรณ์ที่มีกระแสข้ามและกระแสผสมนั้นแตกต่างกันไปตามความซับซ้อนของการคำนวณดังนั้นสำหรับรูปแบบที่พบบ่อยที่สุดผลลัพธ์ของการแก้ปัญหามักจะได้รับในรูปแบบของกราฟ Isp. วรรณคดี: 1) พื้นฐานของวิศวกรรมพลังงานความร้อน A.M. Litvin, Gosenergoizdat, 1958 2) Teplotekhnika, Bondarev V.A. , Protskiy A.E. , Grinkevich R.N. มินสค์เอ็ด 2nd, "Higher school", 1976 3) Heat engineering, ed. 2, under the general editors of. ใน Sushkina มอสโก "โลหะวิทยา", 1973
ประเภทของการถ่ายเทความร้อน
ตอนนี้เรามาพูดถึงประเภทของการถ่ายเทความร้อนกัน - มีเพียงสามประเภทเท่านั้น การแผ่รังสี - การถ่ายเทความร้อนผ่านรังสี ตัวอย่างเช่นคุณอาจนึกถึงการอาบแดดบนชายหาดในวันที่อากาศอบอุ่น และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนดังกล่าวสามารถพบได้ในตลาด (เครื่องทำความร้อนแบบท่อ) อย่างไรก็ตามส่วนใหญ่แล้วสำหรับการทำความร้อนในห้องนั่งเล่นห้องในอพาร์ตเมนต์เราซื้อน้ำมันหรือหม้อน้ำไฟฟ้า นี่คือตัวอย่างของการถ่ายเทความร้อนประเภทอื่น - การพาความร้อน การพาความร้อนอาจเป็นไปตามธรรมชาติบังคับ (เครื่องดูดควันและมีตัวระบายอากาศอยู่ในกล่อง) หรือเหนี่ยวนำโดยกลไก (ด้วยพัดลมเป็นต้น) ประเภทหลังมีประสิทธิภาพสูงกว่ามาก
อย่างไรก็ตามวิธีการถ่ายเทความร้อนที่มีประสิทธิภาพที่สุดคือการนำความร้อนหรือที่เรียกกันว่าการนำความร้อน (มาจากการนำความร้อนในภาษาอังกฤษ - "conduction") วิศวกรคนใดก็ตามที่กำลังจะทำการคำนวณความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนก่อนอื่นให้นึกถึงการเลือกอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพในขนาดที่เล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และทำได้อย่างแม่นยำเนื่องจากการนำความร้อน ตัวอย่างนี้คือ TOA ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในปัจจุบันนั่นคือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น Plate TOA ตามคำจำกัดความคือตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่ถ่ายโอนความร้อนจากผู้ให้บริการความร้อนหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่งผ่านผนังที่แยกพวกมันออก พื้นที่สัมผัสสูงสุดที่เป็นไปได้ระหว่างสองสื่อพร้อมกับวัสดุที่เลือกอย่างถูกต้องโปรไฟล์ของแผ่นและความหนาช่วยให้คุณลดขนาดของอุปกรณ์ที่เลือกในขณะที่ยังคงรักษาลักษณะทางเทคนิคดั้งเดิมที่จำเป็นในกระบวนการทางเทคโนโลยี
ประเภทเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
ก่อนที่จะคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนพวกเขาจะถูกกำหนดด้วยประเภทของมัน TOA ทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ ๆ ได้แก่ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบพักฟื้นและแบบสร้างใหม่ ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างพวกเขามีดังนี้: ใน TOA แบบพักฟื้นการแลกเปลี่ยนความร้อนเกิดขึ้นผ่านผนังที่แยกสารหล่อเย็นสองตัวและใน TOA ที่สร้างใหม่สื่อทั้งสองมีการสัมผัสกันโดยตรงซึ่งมักจะผสมกันและต้องมีการแยกในภายหลังในตัวคั่นพิเศษ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบสร้างใหม่แบ่งออกเป็นเครื่องผสมและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนพร้อมบรรจุภัณฑ์ (เครื่องเขียนการตกหรือระดับกลาง) พูดอย่างคร่าวๆก็คือถังน้ำร้อนที่สัมผัสกับน้ำค้างแข็งหรือชาร้อนสักแก้วที่วางไว้ในตู้เย็นให้เย็น (อย่าทำอย่างนั้น!) เป็นตัวอย่างของ TOA แบบผสม และด้วยการเทชาลงในจานรองและทำให้เย็นลงด้วยวิธีนี้เราจะได้รับตัวอย่างของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหมุนเวียนพร้อมหัวฉีด (จานรองในตัวอย่างนี้มีบทบาทเป็นหัวฉีด) ซึ่งจะสัมผัสกับอากาศแวดล้อมก่อนและใช้อุณหภูมิ จากนั้นจึงใช้ความร้อนบางส่วนจากชาร้อนที่เทลงในนั้นโดยพยายามที่จะนำสื่อทั้งสองเข้าสู่สภาวะสมดุลทางความร้อน อย่างไรก็ตามตามที่เราได้ค้นพบไปแล้วก่อนหน้านี้การใช้การนำความร้อนในการถ่ายเทความร้อนจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกสื่อหนึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าดังนั้น TOA ที่มีประโยชน์มากกว่าในแง่ของการถ่ายเทความร้อน (และใช้กันอย่างแพร่หลาย) ในปัจจุบันแน่นอนว่า พักฟื้น.
การกำหนดปริมาณความร้อน
สมการการถ่ายเทความร้อนที่ใช้สำหรับหน่วยเวลาและกระบวนการคงที่มีดังนี้:
Q = KFtcp (W)
ในสมการนี้:
- K คือค่าของสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน (แสดงเป็น W / (m2 / K));
- tav - ความแตกต่างโดยเฉลี่ยของตัวบ่งชี้อุณหภูมิระหว่างผู้ให้บริการความร้อนที่แตกต่างกัน (ค่าสามารถกำหนดได้ทั้งในองศาเซลเซียส (0С) และในเคลวิน (K));
- F คือค่าของพื้นที่ผิวที่เกิดการถ่ายเทความร้อน (ค่านี้กำหนดเป็นตารางเมตร)
สมการช่วยให้คุณสามารถอธิบายกระบวนการที่ความร้อนถูกถ่ายเทระหว่างตัวพาความร้อน (จากร้อนไปเย็น) สมการคำนึงถึง:
- การถ่ายเทความร้อนจากสารหล่อเย็น (ร้อน) ไปยังผนัง
- พารามิเตอร์การนำความร้อนของผนัง
- การถ่ายเทความร้อนจากผนังไปยังสารหล่อเย็น (เย็น)
การคำนวณความร้อนและโครงสร้าง
การคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบพักฟื้นใด ๆ สามารถทำได้โดยอาศัยผลของการคำนวณความร้อนไฮดรอลิกและความแข็งแรง เป็นพื้นฐานบังคับในการออกแบบอุปกรณ์ใหม่และเป็นพื้นฐานของวิธีการคำนวณสำหรับรุ่นต่อ ๆ ไปของสายผลิตภัณฑ์ประเภทเดียวกัน งานหลักของการคำนวณความร้อนของ TOA คือการกำหนดพื้นที่ที่ต้องการของพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อการทำงานที่มั่นคงของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนและการรักษาพารามิเตอร์ที่ต้องการของสื่อที่เต้าเสียบ บ่อยครั้งในการคำนวณดังกล่าววิศวกรจะได้รับค่าโดยพลการของลักษณะมวลและขนาดของอุปกรณ์ในอนาคต (วัสดุเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อขนาดของแผ่นเรขาคณิตของลำแสงประเภทและวัสดุของครีบ ฯลฯ ) ดังนั้นหลังจาก การระบายความร้อนมักจะทำการคำนวณเชิงสร้างสรรค์ของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน อันที่จริงถ้าในขั้นตอนแรกวิศวกรคำนวณพื้นที่ผิวที่ต้องการสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางท่อที่กำหนดเช่น 60 มม. และความยาวของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนกลายเป็นประมาณหกสิบเมตรก็จะมีเหตุผลมากกว่าที่จะถือว่า a เปลี่ยนไปใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหลายทางหรือเป็นแบบเปลือกและท่อหรือเพื่อเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ
กลไกการถ่ายเทความร้อนในการคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อน
การถ่ายเทความร้อนสามประเภทหลัก ได้แก่ การพาความร้อนการนำความร้อนและการแผ่รังสี
ในกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อนดำเนินไปตามหลักการของกลไกการนำความร้อนพลังงานความร้อนจะถูกถ่ายโอนในรูปแบบของการถ่ายโอนพลังงานของการสั่นสะเทือนของอะตอมและโมเลกุลที่ยืดหยุ่น การถ่ายโอนพลังงานระหว่างอะตอมต่าง ๆ นี้เป็นไปในทิศทางที่ลดลง
การคำนวณลักษณะของการถ่ายโอนพลังงานความร้อนโดยหลักการของการนำความร้อนนั้นดำเนินการตามกฎหมายฟูริเยร์
ข้อมูลเกี่ยวกับพื้นที่ผิวการนำความร้อนการไล่ระดับอุณหภูมิระยะเวลาการไหลใช้ในการคำนวณปริมาณพลังงานความร้อนแนวคิดของการไล่ระดับอุณหภูมิหมายถึงการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในทิศทางของการถ่ายเทความร้อนตามความยาวหนึ่งหรือหน่วยอื่น
การนำความร้อนคืออัตราของกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อนเช่น ปริมาณพลังงานความร้อนที่ไหลผ่านหน่วยของพื้นผิวใด ๆ ต่อหนึ่งหน่วยเวลา
ดังที่คุณทราบโลหะมีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนสูงสุดเมื่อเทียบกับวัสดุอื่น ๆ ซึ่งต้องนำมาพิจารณาในการคำนวณกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อนใด ๆ สำหรับของเหลวตามกฎแล้วมีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนค่อนข้างต่ำกว่าเมื่อเทียบกับร่างกายที่อยู่ในสถานะรวมตัวกันเป็นของแข็ง
เป็นไปได้ที่จะคำนวณปริมาณพลังงานความร้อนที่ถ่ายโอนสำหรับการคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนซึ่งพลังงานความร้อนจะถูกถ่ายโอนระหว่างสื่อต่าง ๆ ผ่านผนังโดยใช้สมการฟูริเยร์ หมายถึงปริมาณพลังงานความร้อนที่ไหลผ่านระนาบที่มีความหนาน้อยมาก:
หลังจากดำเนินการทางคณิตศาสตร์แล้วเราจะได้สูตรต่อไปนี้
สรุปได้ว่าอุณหภูมิที่ลดลงภายในผนังเป็นไปตามกฎของเส้นตรง
การคำนวณไฮดรอลิก
ไฮดรอลิกหรืออุทกกลศาสตร์ตลอดจนการคำนวณทางอากาศพลศาสตร์จะดำเนินการเพื่อกำหนดและปรับการสูญเสียแรงดันไฮดรอลิก (อากาศพลศาสตร์) ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนให้เหมาะสมรวมทั้งคำนวณต้นทุนพลังงานเพื่อเอาชนะพวกมัน การคำนวณเส้นทางช่องหรือท่อสำหรับทางเดินของสารหล่อเย็นถือเป็นงานหลักสำหรับบุคคล - เพื่อเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการถ่ายเทความร้อนในพื้นที่นี้ นั่นคือสื่อหนึ่งควรถ่ายเทและอีกสื่อหนึ่งควรได้รับความร้อนมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในช่วงเวลาต่ำสุดของการไหล สำหรับสิ่งนี้มักใช้พื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนเพิ่มเติมในรูปแบบของพื้นผิวที่พัฒนาแล้ว (เพื่อแยกชั้นเคลือบลามินาร์ขอบเขตและเพิ่มการไหลของกังหัน) อัตราส่วนสมดุลที่เหมาะสมของการสูญเสียไฮดรอลิกพื้นที่ผิวแลกเปลี่ยนความร้อนลักษณะน้ำหนักและขนาดและพลังงานความร้อนที่ถูกลบออกเป็นผลมาจากการคำนวณ TOA ทั้งแบบระบายความร้อนไฮดรอลิกและเชิงสร้างสรรค์
การคำนวณการยืนยัน
การคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจะดำเนินการในกรณีที่จำเป็นต้องวางระยะขอบสำหรับกำลังหรือสำหรับพื้นที่ของพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อน พื้นผิวถูกสงวนไว้ด้วยเหตุผลหลายประการและในสถานการณ์ที่แตกต่างกัน: หากจำเป็นต้องใช้ตามเงื่อนไขการอ้างอิงหากผู้ผลิตตัดสินใจที่จะเพิ่มระยะขอบเพิ่มเติมเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนดังกล่าวจะเริ่มทำงานและเพื่อลด เกิดข้อผิดพลาดในการคำนวณ ในบางกรณีจำเป็นต้องใช้ความซ้ำซ้อนในการปัดเศษผลลัพธ์ของขนาดการออกแบบในกรณีอื่น ๆ (เครื่องระเหย, เครื่องประหยัด) ขอบพื้นผิวจะถูกนำมาใช้เป็นพิเศษในการคำนวณความสามารถของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับการปนเปื้อนกับน้ำมันคอมเพรสเซอร์ที่มีอยู่ในวงจรทำความเย็น และต้องคำนึงถึงคุณภาพของน้ำที่ต่ำด้วย หลังจากใช้งานเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอย่างต่อเนื่องโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิสูงเครื่องชั่งจะตกตะกอนบนพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนของอุปกรณ์ลดค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนและส่งผลให้การกำจัดความร้อนลดลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้นวิศวกรที่มีความสามารถในการคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจากน้ำสู่น้ำจึงให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับความซ้ำซ้อนเพิ่มเติมของพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อน นอกจากนี้ยังมีการคำนวณการตรวจสอบเพื่อดูว่าอุปกรณ์ที่เลือกจะทำงานอย่างไรในโหมดรองอื่น ๆ ตัวอย่างเช่นในเครื่องปรับอากาศส่วนกลาง (หน่วยจ่ายอากาศ) เครื่องทำความร้อนเครื่องทำความร้อนเครื่องแรกและเครื่องที่สองที่ใช้ในฤดูหนาวมักใช้ในฤดูร้อนเพื่อทำให้อากาศที่เข้ามาเย็นลงโดยการจ่ายน้ำเย็นไปยังท่อของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในอากาศวิธีการทำงานและพารามิเตอร์ที่จะให้ไว้ช่วยให้คุณสามารถประเมินการคำนวณการตรวจสอบความถูกต้องได้
อุปกรณ์และหลักการทำงาน
อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนในตลาดสมัยใหม่มีให้เลือกมากมาย
กลุ่มผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่ทั้งหมดของสายผลิตภัณฑ์นี้สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทเช่น:
- แผ่นรวม
- อุปกรณ์เปลือกและท่อ
ความหลากหลายหลังเนื่องจากอัตราประสิทธิภาพต่ำและขนาดใหญ่แทบจะไม่มีขายในตลาดในปัจจุบัน แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนประกอบด้วยแผ่นลูกฟูกที่เหมือนกันซึ่งยึดกับโครงโลหะที่แข็งแรง องค์ประกอบตั้งอยู่ในภาพสะท้อนในกระจกโดยสัมพันธ์กันและระหว่างนั้นจะมีซีลเหล็กและยาง พื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนที่เป็นประโยชน์โดยตรงขึ้นอยู่กับขนาดและจำนวนแผ่น
อุปกรณ์เพลทสามารถแบ่งออกเป็นสองชนิดย่อยตามการกำหนดค่าเช่น:
- หน่วยประสาน
- เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบปะเก็น
อุปกรณ์ที่พับได้แตกต่างจากผลิตภัณฑ์ประเภทการประกอบบัดกรีตรงที่อุปกรณ์สามารถอัปเกรดและปรับเปลี่ยนตามความต้องการส่วนบุคคลได้ทันทีที่จำเป็นตัวอย่างเช่นเพิ่มหรือถอดเพลตจำนวนหนึ่ง เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบปะเก็นเป็นที่ต้องการในพื้นที่ที่มีการใช้น้ำกระด้างสำหรับความต้องการภายในประเทศเนื่องจากคุณสมบัติของเครื่องดื่มและสารปนเปื้อนต่างๆสะสมในองค์ประกอบของเครื่อง เนื้องอกเหล่านี้ส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ดังนั้นจึงจำเป็นต้องทำความสะอาดเป็นประจำและเนื่องจากการกำหนดค่าจึงเป็นไปได้เสมอ
อุปกรณ์ที่ไม่สามารถถอดออกได้มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:
- ความต้านทานระดับสูงต่อความผันผวนของแรงดันและอุณหภูมิสูง
- อายุการใช้งานยาวนาน
- น้ำหนักเบา.
ชุดประกอบประสานจะถูกทำความสะอาดโดยไม่ต้องถอดชิ้นส่วนโครงสร้างทั้งหมด
จากการคำนวณประเภทและตัวเลือกการติดตั้งของเครื่องควรแยกตัวแลกเปลี่ยนความร้อนสองประเภทสำหรับน้ำร้อนจากเครื่องทำความร้อน
- ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนภายในตั้งอยู่ในอุปกรณ์ทำความร้อนเอง - เตาเผาหม้อไอน้ำและอื่น ๆ การติดตั้งประเภทนี้ช่วยให้คุณได้รับประสิทธิภาพสูงสุดในระหว่างการทำงานของผลิตภัณฑ์เนื่องจากการสูญเสียความร้อนสำหรับการทำความร้อนเคสจะน้อยที่สุด ตามกฎแล้วอุปกรณ์ดังกล่าวมีอยู่แล้วในหม้อไอน้ำในขั้นตอนของการผลิตหม้อไอน้ำ สิ่งนี้ช่วยอำนวยความสะดวกในการติดตั้งและการว่าจ้างอย่างมากเนื่องจากคุณต้องปรับโหมดการทำงานที่ต้องการของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเท่านั้น
- ต้องเชื่อมต่อเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนภายนอกแยกจากแหล่งความร้อน อุปกรณ์ดังกล่าวเกี่ยวข้องกับการใช้งานในกรณีที่การทำงานของอุปกรณ์ขึ้นอยู่กับแหล่งความร้อนระยะไกล บ้านที่มีระบบทำความร้อนส่วนกลางเป็นตัวอย่าง ในศูนย์รวมนี้หน่วยครัวเรือนที่ให้ความร้อนแก่น้ำจะทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ภายนอก
เมื่อพิจารณาถึงประเภทของวัสดุที่ใช้ในการแบ่งส่วนควรเน้นรุ่นต่อไปนี้:
- เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเหล็ก
- อุปกรณ์ที่ทำจากเหล็กหล่อ
นอกจากนี้ระบบประสานทองแดงยังโดดเด่น ใช้สำหรับทำความร้อนในเขตในอาคารอพาร์ตเมนต์
คุณสมบัติต่อไปนี้ควรพิจารณาถึงคุณสมบัติของอุปกรณ์เหล็กหล่อ:
- วัตถุดิบเย็นตัวค่อนข้างช้าซึ่งช่วยประหยัดการทำงานของระบบทำความร้อนทั้งหมด
- วัสดุมีการนำความร้อนสูงผลิตภัณฑ์เหล็กหล่อทั้งหมดมีคุณสมบัติโดยธรรมชาติซึ่งจะร้อนขึ้นอย่างรวดเร็วและให้ความร้อนแก่องค์ประกอบอื่น ๆ
- วัตถุดิบมีความทนทานต่อการก่อตัวของขนาดบนฐานนอกจากนี้ยังทนต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่า
- ด้วยการติดตั้งส่วนเพิ่มเติมคุณสามารถเพิ่มพลังและการทำงานของหน่วยโดยรวมได้
- ผลิตภัณฑ์จากวัสดุนี้สามารถขนส่งเป็นชิ้นส่วนแบ่งออกเป็นส่วน ๆ ซึ่งอำนวยความสะดวกในกระบวนการจัดส่งตลอดจนการติดตั้งและบำรุงรักษาเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
เราขอแนะนำให้คุณทำความคุ้นเคยกับ: ด้านใดที่จะวางแผงกั้นไอ - DOLGOSTROI.PRO
เช่นเดียวกับผลิตภัณฑ์อื่น ๆ อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องดังกล่าวมีข้อเสียดังต่อไปนี้:
- เหล็กหล่อมีความโดดเด่นในด้านความต้านทานต่ำต่อความผันผวนของอุณหภูมิที่รุนแรงปรากฏการณ์ดังกล่าวอาจเต็มไปด้วยการก่อตัวของรอยแตกบนอุปกรณ์ซึ่งจะส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน
- แม้จะมีขนาดใหญ่หน่วยเหล็กหล่อก็เปราะบางมากดังนั้นความเสียหายทางกลโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการขนส่งผลิตภัณฑ์อาจทำให้เกิดความเสียหายได้อย่างร้ายแรง
- วัสดุมีแนวโน้มที่จะแห้งกร่อน
- บางครั้งมวลและขนาดขนาดใหญ่ของอุปกรณ์ทำให้การพัฒนาและการติดตั้งระบบมีความซับซ้อน
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเหล็กสำหรับการจ่ายน้ำร้อนมีข้อดีดังต่อไปนี้:
- การนำความร้อนสูง
- ผลิตภัณฑ์จำนวนมาก เหล็กไม่ได้ทำให้ระบบหนักขึ้นดังนั้นอุปกรณ์ดังกล่าวจึงเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดเมื่อจำเป็นต้องใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนซึ่งมีหน้าที่ให้บริการในพื้นที่ขนาดใหญ่
- หน่วยเหล็กทนต่อความเครียดเชิงกล
- ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเหล็กไม่ตอบสนองต่อความผันผวนของอุณหภูมิภายในโครงสร้าง
- วัสดุมีลักษณะความยืดหยุ่นที่ดีอย่างไรก็ตามการสัมผัสกับตัวกลางที่ให้ความร้อนสูงหรือระบายความร้อนเป็นเวลานานอาจทำให้เกิดรอยแตกในบริเวณรอยเชื่อมได้
ข้อเสียของอุปกรณ์มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:
- ความไวต่อการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้า ดังนั้นเมื่อสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าวอย่างต่อเนื่องอายุการใช้งานของอุปกรณ์จะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ
- อุปกรณ์ไม่มีความสามารถในการเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงาน
- หน่วยเหล็กสูญเสียความร้อนเร็วมากซึ่งเต็มไปด้วยการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงที่เพิ่มขึ้นสำหรับการทำงานที่มีประสิทธิผล
- การบำรุงรักษาในระดับต่ำ แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะซ่อมอุปกรณ์ด้วยมือของคุณเอง
- การประกอบขั้นสุดท้ายของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเหล็กจะดำเนินการในเงื่อนไขของการประชุมเชิงปฏิบัติการที่ผลิตขึ้น หน่วยเป็นบล็อกเสาหินขนาดใหญ่เนื่องจากมีปัญหาในการจัดส่ง
ผู้ผลิตบางรายเพื่อเพิ่มคุณภาพของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเหล็กให้หุ้มผนังด้านในด้วยเหล็กหล่อซึ่งจะช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของโครงสร้าง
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสมัยใหม่เป็นหน่วยที่มีการทำงานตามหลักการที่แตกต่างกัน:
- การชลประทาน;
- ใต้น้ำ;
- ประสาน;
- ผิวเผิน;
- พับได้;
- แผ่นยางมะตอย;
- การผสม;
- เปลือกและท่อและอื่น ๆ
แต่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นสำหรับการจ่ายน้ำร้อนและเครื่องทำความร้อนนั้นแตกต่างกันอย่างดีจากผลิตภัณฑ์อื่น ๆ นี่คือเครื่องทำความร้อนแบบไหลผ่าน การติดตั้งเป็นชุดของเพลตซึ่งระหว่างสองช่องจะเกิดขึ้น: ร้อนและเย็น พวกเขาถูกคั่นด้วยปะเก็นเหล็กและยางดังนั้นการผสมของสื่อจึงถูกตัดออก
แผ่นจะประกอบเป็นบล็อกเดียว ปัจจัยนี้กำหนดฟังก์ชันการทำงานของอุปกรณ์ แผ่นเปลือกโลกมีขนาดเท่ากัน แต่อยู่ที่มุมเลี้ยว 180 องศาซึ่งเป็นสาเหตุของการก่อตัวของโพรงที่ขนส่งของเหลว นี่คือวิธีการสลับช่องเย็นและช่องร้อนและเกิดกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อน
การหมุนเวียนในอุปกรณ์ประเภทนี้เป็นไปอย่างเข้มข้น เงื่อนไขที่จะใช้ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับระบบจ่ายน้ำร้อนขึ้นอยู่กับวัสดุของปะเก็นจำนวนแผ่นขนาดและประเภท การติดตั้งที่เตรียมน้ำร้อนจะมีสองวงจร: วงจรหนึ่งสำหรับ DHW และอีกวงจรสำหรับการทำความร้อนในอวกาศ เครื่องเพลทปลอดภัยมีประสิทธิผลและใช้ในพื้นที่ต่อไปนี้:
- การเตรียมตัวพาความร้อนในระบบจ่ายน้ำร้อนระบบระบายอากาศและระบบทำความร้อน
- การระบายความร้อนของผลิตภัณฑ์อาหารและน้ำมันอุตสาหกรรม
- น้ำร้อนสำหรับอาบน้ำในสถานประกอบการ
- สำหรับการเตรียมตัวพาความร้อนในระบบทำความร้อนใต้พื้น
- สำหรับการเตรียมตัวพาความร้อนในอุตสาหกรรมอาหารเคมีและยา
- เครื่องทำน้ำร้อนในสระว่ายน้ำและกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อนอื่น ๆ
การคำนวณการวิจัย
การคำนวณการวิจัยของ TOA ดำเนินการบนพื้นฐานของผลที่ได้รับจากการคำนวณทางความร้อนและการตรวจสอบ ตามกฎแล้วพวกเขาจำเป็นต้องทำการแก้ไขล่าสุดสำหรับการออกแบบของอุปกรณ์ที่คาดการณ์ไว้ นอกจากนี้ยังดำเนินการเพื่อแก้ไขสมการใด ๆ ที่วางไว้ในแบบจำลองการคำนวณที่นำไปใช้ TOA ซึ่งได้รับในเชิงประจักษ์ (ตามข้อมูลการทดลอง) การคำนวณการวิจัยเกี่ยวข้องกับการคำนวณนับสิบและบางครั้งก็นับร้อยการคำนวณตามแผนพิเศษที่พัฒนาและนำไปใช้ในการผลิตตามทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ของการวางแผนการทดลอง จากผลการวิจัยพบว่าอิทธิพลของเงื่อนไขต่างๆและปริมาณทางกายภาพที่มีต่อตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของ TOA ถูกเปิดเผย
การคำนวณอื่น ๆ
เมื่อคำนวณพื้นที่ของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนอย่าลืมเกี่ยวกับความต้านทานของวัสดุ การคำนวณความแข็งแรงของ TOA รวมถึงการตรวจสอบหน่วยที่ออกแบบสำหรับความเค้นแรงบิดสำหรับการใช้ช่วงเวลาการทำงานสูงสุดที่อนุญาตกับชิ้นส่วนและส่วนประกอบของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนในอนาคต ด้วยขนาดที่น้อยที่สุดผลิตภัณฑ์จะต้องมีความทนทานมีเสถียรภาพและรับประกันการทำงานที่ปลอดภัยในหลากหลายรูปแบบแม้ในสภาวะการทำงานที่กดดันที่สุด
การคำนวณแบบไดนามิกจะดำเนินการเพื่อกำหนดลักษณะต่างๆของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่โหมดการทำงานแบบแปรผัน
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อในท่อ
ลองพิจารณาการคำนวณที่ง่ายที่สุดของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อในท่อ โครงสร้าง TOA ประเภทนี้ถูกทำให้ง่ายขึ้นมากที่สุด ตามกฎแล้วสารหล่อเย็นร้อนจะถูกปล่อยเข้าไปในท่อด้านในของอุปกรณ์เพื่อลดการสูญเสียและสารหล่อเย็นระบายความร้อนจะถูกปล่อยเข้าไปในปลอกหรือเข้าไปในท่อด้านนอก งานของวิศวกรในกรณีนี้จะลดลงเป็นการกำหนดความยาวของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนตามพื้นที่ที่คำนวณได้ของพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนและเส้นผ่านศูนย์กลางที่กำหนด
ควรเพิ่มที่นี่ว่าแนวคิดของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในอุดมคติถูกนำมาใช้ในอุณหพลศาสตร์นั่นคือเครื่องมือที่มีความยาวไม่สิ้นสุดซึ่งสารหล่อเย็นทำงานในรูปแบบการไหลย้อนกลับและความแตกต่างของอุณหภูมิจะถูกกระตุ้นอย่างเต็มที่ระหว่างพวกเขา การออกแบบหลอดในท่อมีความใกล้เคียงกับข้อกำหนดเหล่านี้มากที่สุด และถ้าคุณเรียกใช้สารหล่อเย็นในแบบทวนกระแสก็จะเรียกว่า "การไหลย้อนกลับจริง" (ไม่ใช่การไหลข้ามเหมือนในแผ่น TOA) หัวอุณหภูมิจะถูกกระตุ้นอย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุดด้วยการเคลื่อนไหวดังกล่าว อย่างไรก็ตามเมื่อคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อในท่อควรมีความเป็นจริงและอย่าลืมเกี่ยวกับส่วนประกอบโลจิสติกส์รวมถึงความสะดวกในการติดตั้ง ความยาวของ eurotruck คือ 13.5 เมตรและห้องเทคนิคบางห้องไม่ได้รับการปรับให้เข้ากับการลื่นไถลและการติดตั้งอุปกรณ์ที่มีความยาวนี้
วิธีคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อน
มีความจำเป็นที่จะต้องคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบขดลวดมิฉะนั้นพลังความร้อนอาจไม่เพียงพอที่จะทำให้ห้องร้อนขึ้น ระบบทำความร้อนได้รับการออกแบบมาเพื่อชดเชยการสูญเสียความร้อน ดังนั้นเราสามารถหาปริมาณพลังงานความร้อนที่ต้องการได้ตามการสูญเสียความร้อนของอาคารเท่านั้น มันค่อนข้างยากที่จะคำนวณดังนั้นโดยเฉลี่ยแล้วพวกเขาใช้เวลา 100 W ต่อ 1 ตารางเมตรโดยมีความสูงเพดาน 2.7 เมตร
ต้องมีช่องว่างระหว่างผลัด
นอกจากนี้ค่าต่อไปนี้จำเป็นสำหรับการคำนวณ:
- ปี่;
- เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อที่มีอยู่ (ใช้เวลา 10 มม.)
- การนำความร้อนของโลหะแลมด้า (สำหรับทองแดง 401 W / m * K);
- เดลต้าของการจ่ายและอุณหภูมิส่งคืนของสารหล่อเย็น (20 องศา)
ในการกำหนดความยาวของท่อคุณต้องหารพลังงานความร้อนทั้งหมดเป็น W ด้วยผลคูณของปัจจัยข้างต้นให้เราพิจารณาใช้ตัวอย่างของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนทองแดงที่มีกำลังความร้อนที่ต้องการ 3 กิโลวัตต์ - นี่คือ 3000 วัตต์
3000 / 3.14 (Pi) * 401 (ค่าการนำความร้อนแลมด้า) * 20 (เดลต้าอุณหภูมิ) * 0.01 (เส้นผ่านศูนย์กลางท่อเป็นเมตร)
จากการคำนวณนี้ปรากฎว่าคุณต้องใช้ท่อทองแดง 11.91 ม. ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 มม. เพื่อให้ความร้อนของขดลวดเป็น 3 กิโลวัตต์
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ
ดังนั้นบ่อยครั้งที่การคำนวณของอุปกรณ์ดังกล่าวจะไหลเข้าสู่การคำนวณของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อได้อย่างราบรื่น นี่คืออุปกรณ์ที่มัดท่ออยู่ในท่อเดียว (ปลอก) ล้างด้วยสารหล่อเย็นต่างๆขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของอุปกรณ์ ตัวอย่างเช่นในคอนเดนเซอร์สารทำความเย็นจะไหลเข้าไปในเสื้อและน้ำเข้าไปในท่อ ด้วยวิธีการเคลื่อนย้ายสื่อนี้จะสะดวกและมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ ในเครื่องระเหยในทางตรงกันข้ามสารทำความเย็นจะเดือดในท่อและในขณะเดียวกันก็จะถูกล้างด้วยของเหลวที่ระบายความร้อน (น้ำน้ำเกลือไกลคอล ฯลฯ ) ดังนั้นการคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อจึงลดลงเพื่อลดขนาดของอุปกรณ์ ในขณะที่เล่นกับเส้นผ่านศูนย์กลางของปลอกเส้นผ่านศูนย์กลางและจำนวนท่อด้านในและความยาวของอุปกรณ์วิศวกรจะคำนวณถึงค่าที่คำนวณได้ของพื้นที่ของพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อน
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
หนึ่งในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่พบมากที่สุดในปัจจุบันคือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อแบบครีบ เรียกอีกอย่างว่าขดลวด ที่ใดก็ตามที่พวกเขาไม่ได้ติดตั้งเริ่มต้นจากพัดลมคอยล์เย็น (จากพัดลม + คอยล์ภาษาอังกฤษคือ "พัดลม" + "คอยล์") ในบล็อกภายในของระบบแยกและลงท้ายด้วยตัวระบายก๊าซไอเสียขนาดยักษ์ (การสกัดความร้อนจากก๊าซเรือนไฟร้อนและ ถ่ายโอนเพื่อให้ความร้อนต้องการ) ในโรงงานหม้อไอน้ำที่ CHP นั่นคือเหตุผลที่การออกแบบตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบขดลวดขึ้นอยู่กับการใช้งานที่ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจะทำงาน เครื่องทำความเย็นอากาศอุตสาหกรรม (VOP) ที่ติดตั้งในห้องแช่แข็งเนื้อสัตว์ในตู้แช่แข็งที่มีอุณหภูมิต่ำและที่วัตถุอื่น ๆ ของการทำความเย็นอาหารจำเป็นต้องมีคุณสมบัติการออกแบบบางประการในการทำงาน ระยะห่างระหว่างแผ่นลาเมลลา (ซี่โครง) ควรมากที่สุดเพื่อเพิ่มเวลาการทำงานต่อเนื่องระหว่างรอบการละลายน้ำแข็ง ในทางตรงกันข้ามเครื่องระเหยสำหรับศูนย์ข้อมูล (ศูนย์ประมวลผลข้อมูล) จะมีขนาดกะทัดรัดที่สุดเท่าที่จะทำได้โดยเว้นระยะห่างให้น้อยที่สุด เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนดังกล่าวทำงานใน "โซนสะอาด" ที่ล้อมรอบด้วยตัวกรองชั้นดี (จนถึงระดับ HEPA) ดังนั้นการคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อจึงดำเนินการโดยเน้นที่การลดขนาดให้เล็กที่สุด
ประเภทของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบขดลวด
ราวแขวนผ้าอุ่นยังเป็นตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบขดลวด
คุณสามารถสร้างขดลวดด้วยมือของคุณเองในรูปแบบที่แตกต่างกันและจากโลหะหลายประเภท (เหล็กทองแดงอลูมิเนียมเหล็กหล่อ) ผลิตภัณฑ์อลูมิเนียมและเหล็กหล่อถูกประทับตราในโรงงานเนื่องจากเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการทำงานกับโลหะเหล่านี้สามารถทำได้ในสภาพแวดล้อมการผลิตเท่านั้น หากไม่มีสิ่งนี้จะใช้ได้กับเหล็กหรือทองแดงเท่านั้น ควรใช้ทองแดงเนื่องจากมีความอ่อนตัวและมีการนำความร้อนสูง มีสองรูปแบบสำหรับการสร้างขดลวด:
- สกรู;
- ขนาน.
โครงร่างของขดลวดแสดงถึงตำแหน่งของเกลียวที่หมุนไปตามเส้นขดลวด สารหล่อเย็นในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนดังกล่าวจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียว หากจำเป็นเพื่อเพิ่มการระบายความร้อนสามารถรวมเกลียวหลาย ๆ อันตามหลักการ "ท่อในท่อ"
เพื่อลดการสูญเสียความร้อนให้มากที่สุดคุณต้องเลือกฉนวนชนิดใดที่ดีกว่าเพื่อป้องกันบ้านจากภายนอก นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับวัสดุของผนัง
จำเป็นต้องเลือกฉนวนกันความร้อนสำหรับบ้านไม้โดยพิจารณาจากความสามารถในการซึมผ่านของไอของฉนวนกันความร้อน
ในวงจรคู่ขนานสารหล่อเย็นจะเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ตลอดเวลา เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนดังกล่าวทำจากท่อตรงที่เชื่อมต่อด้วยข้อศอก 180 องศาในบางกรณีเช่นสำหรับการผลิตทะเบียนความร้อนอาจไม่สามารถใช้หัวเข่าแบบหมุนได้ แทนที่จะติดตั้งบายพาสโดยตรงซึ่งสามารถติดตั้งได้ทั้งที่ปลายท่อเดียวและทั้งสองข้าง
วิธีการถ่ายเทความร้อน
หลักการทำงานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบขดลวดคือการให้ความร้อนแก่สารหนึ่งโดยใช้ความร้อนของอีกสารหนึ่ง ดังนั้นน้ำในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสามารถทำให้ร้อนได้ด้วยเปลวไฟ ในกรณีนี้จะทำหน้าที่ระบายความร้อน แต่ขดลวดเองก็สามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งความร้อนได้เช่นกัน ตัวอย่างเช่นเมื่อสารหล่อเย็นไหลผ่านท่อให้ความร้อนในหม้อไอน้ำหรือโดยใช้องค์ประกอบความร้อนไฟฟ้าในตัวและความร้อนจะถูกถ่ายเทไปยังน้ำจากระบบทำความร้อน โดยพื้นฐานแล้วจุดประสงค์สูงสุดของการถ่ายเทความร้อนคือเพื่อให้อากาศภายในอาคารร้อนขึ้น
แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน
ปัจจุบันเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นอยู่ในความต้องการที่มั่นคง ตามการออกแบบของพวกเขาพวกเขาพับได้อย่างสมบูรณ์และกึ่งเชื่อมประสานทองแดงและนิกเกิลประสานเชื่อมและประสานโดยวิธีการแพร่กระจาย (โดยไม่ต้องบัดกรี) การออกแบบการระบายความร้อนของแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนมีความยืดหยุ่นเพียงพอและไม่ยากโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวิศวกร ในขั้นตอนการเลือกคุณสามารถเล่นกับประเภทของแผ่นความลึกของการเจาะช่องประเภทของซี่โครงความหนาของเหล็กวัสดุที่แตกต่างกันและที่สำคัญที่สุดคืออุปกรณ์รุ่นขนาดมาตรฐานจำนวนมากที่มีขนาดต่างกัน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนดังกล่าวมีขนาดต่ำและกว้าง (สำหรับการทำความร้อนด้วยไอน้ำ) หรือสูงและแคบ (เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแยกสำหรับระบบปรับอากาศ) พวกเขามักใช้สำหรับสื่อเปลี่ยนเฟสนั่นคือคอนเดนเซอร์เครื่องระเหยเครื่องทำความร้อนก่อนเครื่องควบแน่น ฯลฯ การคำนวณความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนตามรูปแบบสองเฟสทำได้ยากกว่าเล็กน้อย เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบของเหลว - ของเหลว แต่สำหรับวิศวกรที่มีประสบการณ์งานนี้สามารถแก้ไขได้และไม่ใช่เรื่องยากโดยเฉพาะ เพื่ออำนวยความสะดวกในการคำนวณดังกล่าวนักออกแบบสมัยใหม่จึงใช้ฐานคอมพิวเตอร์ทางวิศวกรรมซึ่งคุณสามารถค้นหาข้อมูลที่จำเป็นมากมายรวมถึงไดอะแกรมสถานะของสารทำความเย็นในการสแกนใด ๆ เช่นโปรแกรม CoolPack
