Berekening van die hitteruiler: die voorbeeld. Berekening van die gebied, die krag van die hitteruiler

Berekening van die hitteruiler neem nou minder as vyf minute. Enige organisasie wat gewoonlik vervaardig en verkoop van sodanige toerusting gee almal hul eie werwing program. Dit kan gratis afgelaai word vanaf die maatskappy se webwerf of hul tegnikus sal jou kantoor kom en installeer dit vir gratis. Maar as gevolg van sodanige berekeninge korrek is, kan ons vertrou hom en nie slim as die vervaardiger van gevegte in die tender met sy mededingers? Nagaan elektroniese sakrekenaar vereis kennis of ten minste die begrip van die moderne metodes van berekening van hitteruilers. Kom ons probeer om uit te sorteer die besonderhede.

Wat is 'n hitteruiler

Voor die uitvoering van die berekening van die hitteruiler, laat ons onthou, en watter soort van so 'n toestel? Teplomassoobmennyh apparaat (aka hitteruiler, ook bekend as hitte-uitruiling apparaat of TOA) - 'n toestel vir die oordrag van hitte vanaf een koelmiddel na 'n ander. In die proses ook die koelmiddel temperatuur veranderinge hul digtheid verander en, dienooreenkomstig, massa-indekse stowwe. Dit is waarom sulke prosesse soos hitte en massa-oordrag word verwys na.

tipes hitte-oordrag

Kom ons praat oor die tipes hitte-oordrag - is daar net drie. Bestraling - oordrag van hitte deur bestraling. As 'n voorbeeld, kan ons die sonbaai op die strand op 'n warm somer dag onthou. En selfs hierdie hitteruilers kan gevind word in die mark (buis lug verwarmers). Maar die meeste dikwels vir die huis verwarming, kamers in die woonstel wat ons koop olie of elektriese verwarming. Dit is 'n voorbeeld van 'n ander tipe van hitte-oordrag - konveksie. Konveksie is natuurlike, onwillekeurige (uittreksel, en in die boks moet wisselaar) of met meganiese ry (met 'n fan, byvoorbeeld). Laasgenoemde tipe is baie meer doeltreffend.

Maar die mees doeltreffende metode van hitte-oordrag - is die termiese geleidingsvermoë, of, soos dit genoem word, geleiding (geleiding van Engels -. "Geleidingsvermoë"). Enige ingenieur wat gaan die termiese ontwerp van die hitteruiler te hou, in die eerste plek dink oor hoe om doeltreffende toerusting te kies in 'n minimum van ruimte. En dit regkry om dit te bereik is deur geleiding. 'N Voorbeeld hiervan is die mees doeltreffende to date TOA - plaat hitteruilers. Plaat TOA per definisie - 'n hitteruiler wat hitte oordra van die koelmiddel na 'n ander een deur 'n muur te skei. Die maksimum moontlik kontak area tussen die twee mediums saam met ware gekies materiaal, en hul profiel plate dikte afmetings gekies om hardeware verminder terwyl die behoud van die oorspronklike tegniese eienskappe wat nodig is in die proses.

tipes hitteruilers

Voordat jy die berekening van die hitteruiler uit te voer word bepaal deur sy soort. Alle TOA kan verdeel word in twee groot groepe: herstellende en regeneratiewe hitteruilers. Die belangrikste verskil therebetween is soos volg: in die TOA herstellende hitte-uitruiling vind plaas deur die muur tussen die twee hitte medium, en kom in kontak met mekaar in twee regeneratiewe media, dikwels vereis daaropvolgende vermenging en skeiding in spesiale skeiding. Regeneratiewe hitteruilers word verdeel in hitteruilers en meng met 'n mondstuk (stilstaande voorval of intermediêre). Rofweg gesproke, 'n emmer warm water, sit in die koue, of 'n glas warm tee, sit afgekoel in die yskas (nooit doen nie!) - dit is 'n voorbeeld van so 'n vermenging TOA. A giet tee piering en koel die dit sodat ons 'n voorbeeld van 'n regeneratiewe hitteruiler met die mondstuk te kry (piering, in hierdie voorbeeld speel die mondstuk deel), wat vir die eerste keer gekontak met die lug en neem sy temperatuur, en dan kies die deel van die hitte van binnegestroom dit warm tee soek beide media lei tot termiese ewewig af. Maar, soos ons reeds meer doeltreffende gebruik van die termiese geleidingsvermoë gevind het om hitte oor te dra van een medium na 'n ander, dus meer nuttig in terme van hitte-oordrag (en wyd gebruik) TOA vandag - natuurlik, herstellende.

Termiese en strukturele berekening

Enige berekening van die regeneratiewe hitteruiler kan gemaak word op grond van die resultate van die hitte, hidrouliese en sterkte berekeninge. Hulle is fundamenteel, onontbeerlik vir die ontwerp van nuwe toerusting en tegnieke is die basis vir die berekening van die daaropvolgende modelle van dieselfde tipe van toerusting lyn. Die belangrikste taak van die hitte TOA berekening is om die vereiste hitte oppervlak ruil area vir bestendige werking van die hitteruiler te bepaal en die handhawing van die vereiste parameters van die media outlet. Dikwels in sulke berekeninge ingenieurs gegee arbitrêre waardes van gewig en grootte eienskappe van toekomstige toerusting (materiaal, deursnee pype, borde, dimensies, balk meetkunde, tipe en materiaal finning et al.), Maar ná hitte tipies uitgevoer word konstruktiewe berekening wisselaar. Na alles, as die eerste stap ingenieur beskou nodige oppervlakte vir 'n gegewe deursnee pyp, byvoorbeeld, 60 mm, en die lengte van die hitteruiler dus het ongeveer sestig meter, is dit logies om oorgang trap hitteruiler aanvaar of om die buis bundel tipe, of om die deursnee van die pype te verhoog.

hidrouliese berekening

Hidrouliese of hidro-meganiese en aërodinamiese berekeninge uitgevoer om te identifiseer en te optimaliseer hidrouliese (aerodinamiese) druk verlies in die hitteruiler, en om die energieverbruik om dit te oorkom bereken. Berekening van enige pad, kanaal of pyp vir die verwarming medium gang konfronteer menslike primêre taak - om die hitte-uitruiling proses te versterk op die terrein. Dit is, 'n medium moet slaag, en die ander is om soveel hitte kry by 'n minimum interval van sy kursus. Hierdie aansoek doen dikwels addisionele hitte-uitruiling oppervlak in die vorm van vin oppervlaktes ontwikkel (vir skeiding van die grens laminêre sublaag en te verbeter vloei onstuimigheid). Optimale balans verhouding in hidrouliese verliese, die gebiede van die hitte-uitruiling oppervlak, die gewig en grootte eienskappe, en die onttrek hitte produksie is die gevolg van die totale hitte, hidrouliese en konstruktiewe TOA berekening.

nagaan berekening

Verifikasie van die hitteruiler word in die geval waar dit nodig is om 'n krag reserwe van enige oppervlakte hitte-uitruiling lê gedra. Die oppervlak van die reservaat vir verskillende redes en in verskillende situasies, indien so vereis deur die terme van verwysing, indien die vervaardiger besluit om 'n bykomende marge om presies seker dat hierdie hitte vrygestel sal word op die regime, en om foute in berekeninge te verminder nie. In sommige gevalle, is besprekings wat nodig is vir afronding dimensies resultate strukturele in ander (verdampers, economizers) in die berekening van die kapasiteit van die hitteruiler is spesiaal ingestel marge oppervlak op die kompressor olie besoedeling teenwoordig in die verkoeling kring. Ja, en swak gehalte water moet in ag geneem word. Na 'n ruk, die gladde werking van hitteruilers, veral by hoë temperature, die roes gaan lê op die oppervlak van die hitte-uitruiling apparaat, die vermindering van die hitte-oordrag koëffisiënt, en onvermydelik lei tot 'n vermindering in parasitiese hitte opstyg. Daarom bevoegde ingenieur, 'n berekening van die hitteruiler "water-water", betaal spesiale aandag aan die bykomende reserwe van oppervlak hitte-uitruiling. Nagaan berekening en spandeer ten einde om te sien hoe die gekose toerusting sal werk op ander, sekondêre modes. Byvoorbeeld, in die sentrale lugversorgers (lug-aanbod installasies) verwarmers vir die eerste en tweede verwarming gebruik in die koue seisoen, en dikwels betrek die somer vir verkoeling aanbod lug voeding koue water in die lug hitteruiler buis. Hoe sal hulle funksioneer en wat sal die parameters om die span berekening evalueer gee.

navorsing skattings

Navorsing TOA berekeninge uitgevoer op die basis van die resultate van die termiese berekening en verifikasie. Hulle is nodig, as 'n reël, die jongste wysigings aan die struktuur van die ontwerp toestel. Hulle het ook om reg te stel enige vergelykings bestem vir die berekening model geïmplementeer TOA verkry empiries (vir eksperimentele data). Die uitvoering van navorsing behels 'n berekening van tien en soms honderde berekeninge deur 'n spesiale plan, ontwikkel en in die produksie geïmplementeer volgens die wiskundige teorie van ontwerp van eksperimente. Volgens die resultate openbaar die invloed van verskillende toestande en fisiese hoeveelhede op prestasie-aanwysers TOA.

ander berekeninge

Die berekening van die hitteruiler gebied, moenie vergeet om oor die weerstand van die materiaal. Krag berekeninge TOA sluit nagaan van die geprojekteerde vir spanning, torsie gehegtheid aan die maksimum toelaatbare werk oomblikke aan detail en die knope van die toekoms van die hitteruiler. Met 'n minimale dimensies van die produk moet sterk, stabiel en verseker die veilige werking in verskillende, selfs die mees veeleisende toestande.

Dinamiese berekening uitgevoer word na verskeie eienskappe van hitteruiler op veranderlike werking modes bepaal.

Tipes hitteruiler ontwerp

Herstellende TOA in ontwerp kan verdeel word in 'n groot genoeg aantal groepe. Die meeste bekende en wyd gebruik - 'n plaat hitteruiler, lug (Vinnige buis), dop en buis hitteruilers "pyp in die pyp", dop-en-bord, en ander. Daar is meer hoogs gespesialiseerde en eksotiese spesies, bv spiraal (koglea-wisselaar) of die skraper, wat werk met viskeuse of nie-Newtoniese vloeistowwe, en vele ander vorme.

Hitteruiler "tube in buis"

Oorweeg die eenvoudigste berekening van die hitteruiler "tube in buis". Struktureel, is hierdie tipe van TOA maksimaal vereenvoudig. Tydens begin die binneband apparaat, gewoonlik warm hitte-oordrag vloeistof om verliese te minimaliseer, en in die behuising of in die buitenste buis, die koelmiddel koel run. Ingenieur taak in hierdie geval verminder tot die bepaling van die lengte van die hitteruiler op grond van die berekende hitte oppervlak ruil area en voorafbepaalde diameters.

Dit is die moeite werd en bygevoeg dat in termodinamika stel die konsep van 'n ideale hitteruiler, dit is van oneindige lengte eenheid, waar koelmiddels werk in toonbank, en tussen ten volle geaktiveer temperatuur verskil. Die ontwerp "pyp in die pyp" naaste aan hierdie vereistes voldoen. En as hardloop teenstroom hitte-oordrag vloeistof, sal dit die sogenaamde "counter-regte" (in teenstelling met kruis-as in plaat TOA). Temperatuur druk die meeste effektief veroorsaak wanneer 'n verkeersbeampte organisasie. Maar die uitvoering van 'n "pyp in die pyp" berekening van die hitteruiler moet realisties en nie te vergeet van die logistiek komponent, asook die gemak van installasie wees. evrofury lengte - 13.5 m, en nie al die tegniese fasiliteite aangepas om gly en installasie van toerusting soos lengte.

Shell en buis hitteruilers

Daarom is dit deel van die berekening van so 'n toestel glad vloei in die berekening van die dop en buis hitteruiler. Hierdie apparaat, waarin die buis bundel is in 'n enkele geval (karkas), gewas deur verskillende koelmiddels, afhangende van die bestemming toerusting. In kapasitors, byvoorbeeld, loop in die koelmiddel baadjie, en water - in 'n buis. Met hierdie metode van verkeer omgewings makliker en meer doeltreffend om die werking van die eenheid te beheer. In die verdamper, omgekeerd, die koelmiddel kook in die buise en hulle gewas met afgekoel vloeistof (water, pekel, glycolen, ens). Daarom is die berekening-buis hitteruiler verminder om die grootte toerusting te minimaliseer. Speel met die deursnee van die omhulsel, die deursnee en die aantal en lengte van die binneste pype apparaat ingenieur gaan die berekende waarde van hitte-uitruiling oppervlakte.

lug hitteruilers

Een van die mees algemene verreweg hitteruilers - 'n Vinnige buis hitteruilers. Hulle is geroep rolle. Waar hulle nie net aangepas wissel van fancoils (uit die Engels. Fan + spoel, dit wil sê, "fan" + "spoel") in interne blokke verdeel stelsels om reuse rookgas recuperator (seleksie van hitte van die warm rookgas en oordrag dit vir verwarming) in ketels by CHP. Dit is waarom die berekening van die spoel wisselaar is afhanklik van die aansoek, waar die hitte gaan in werking. Industriële lugverkoelers (VOPy) in die kamers skok-bevrore vleis geïnstalleer, in vrieskaste teen 'n lae temperature en ander voorwerpe van die kos verkoeling, vereis sekere strukturele kenmerke in hul ontwerp. Afstand tussen lamella (fin) moet benut word om die tyd van deurlopende operasie tussen ontdooi siklusse te verhoog. Vaporizers vir DCs (data sentrum), op die teendeel, maak moontlik 'n meer kompakte klem mezhlamelnye afstand tot 'n minimum. Soos hitteruilers is aktief in die "suiwer sone", omring deur 'n fyn filter (tot HEPA graad), maar hierdie berekening word uit die buis hitteruiler gedra met 'n klem op die vermindering van die algehele dimensies.

plaat hitteruilers

Tans stabiel vraag na plaat hitteruilers. Volgens sy konstruktiewe ontwerp, hulle is ten volle gasketed en semi-gelaste en mednopayanymi nikelpayanymi, gesweis en soldeer diffusie metode (sonder soldeersel). Termiese ontwerp van die plaat hitteruiler is buigsaam genoeg en nie besonder moeilik om ingenieur. baie van die standaard grootte modelle van toestelle van verskillende groottes - die keuringsproses kan tipe plate, diep kanale vorming, vin tipe, staal dikte, verskillende materiale en, bowenal speel. Soos hitteruilers is laag en wyd (vir die stoom verwarming van water) of 'n hoë en smal (hitteruilers skeiding vir lugversorging stelsels). Hulle word dikwels gebruik, en 'n medium met 'n fase-oorgang, dit wil sê as kondensators, verdampers, stoom coolers, predkondensatorov en so aan. D. Doen termiese ontwerp van hitteruilers wat teen 'n bifasies patroon, 'n bietjie harder as die hitteruiler van die "vloeistof-vloeistof", maar vir ervare ingenieur hierdie probleem is opgelos en is nie besonder moeilik. Om hierdie berekeninge moderne ingenieurswese ontwerpers gebruik rekenaar databasis, waar jy 'n baie nodige inligting, insluitend die fasediagram van enige koelmiddel in enige streep af kan kry, byvoorbeeld fasiliteer, 'n program CoolPack.

Berekening Voorbeeld wisselaar

Die hoofdoel van die berekening is om die vereiste oppervlakte van die hitte-uitruiloppervlak te bereken. Termiese (verkoeling) krag word gewoonlik in die tegniese ontwerp gespesifiseer, maar in ons voorbeeld sal ons dit bereken, byvoorbeeld om die tegniese spesifikasie self te kontroleer. Soms gebeur dit en so dat die oorspronklike data 'n fout kan sluip. Een van die take van 'n bevoegde ingenieur is om hierdie fout te vind en reg te stel. As voorbeeld kan ons die plaat-tipe hitteruiler van die vloeistof-vloeistof tipe bereken. Laat dit 'n drukbreker wees in 'n hoë gebou. Ten einde druk toerusting te verlig, word hierdie benadering dikwels gebruik in die konstruksie van wolkekrabbers. Aan die een kant van die hitteruiler het ons water met 'n inlaat temperatuur van Твх1 = 14 ᵒї en 'n uitlaat Тvy1 = 9 ᵒї en met 'n vloeitempo G1 = 14 500 kg / h en aan die ander kant ook water, maar slegs met sulke parameters: Твх2 = 8 ᵒї, Тvy2 = 12 ᵒС, G2 = 18,125 kg / h.

Ons bereken die benodigde krag (Q0) volgens die hittebalansformule (sien figuur hierbo, formule 7.1), waar Cp die spesifieke hitte (tabelwaarde) is. Ter wille van die eenvoud van berekeninge, laat ons die verminderde hittekapasiteit neem Cp = 4.187 [kJ / kg * ᵒC]. Ons beskou:

Q1 = 14,500 * (14 - 9) * 4.187 = 303557.5 [kJ / h] = 84321.53 W = 84.3 kW - aan die eerste kant en

Q2 = 18 125 * (12 - 8) * 4.187 = 303557.5 [kJ / h] = 84321.53 W = 84.3 kW - aan die ander kant.

Let daarop dat, volgens die formule (7.1), Q0 = Q1 = Q2, ongeag watter kant van die berekening.

Met behulp van die basiese hitte-oordragvergelyking (7.2) vind ons die vereiste oppervlakte (7.2.1), waar k die hitte-oordragskoëffisiënt is (veronderstel gelyk aan 6350 [W / m ² ]) en ΔTp.log. - die gemiddelde logaritmiese temperatuurkop, bereken volgens die formule (7.3):

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

F = 84321/6350 * 1.4428 = 9.2 m ² .

In die geval waar die hitte-oordragskoëffisiënt onbekend is, is die berekening van die plaatwarmtewisselaar effens meer ingewikkeld. Volgens formule (7.4) neem ons die Reynolds-kriterium aan, waar ρ die digtheid is [kg / m ³ ], η is die dinamiese viskositeit [H * s / m ² ], v is die snelheid van die medium in die kanaal, [m / s], d cm - nat kanaal kanaal deursnee [m].

Uit die tabel vind ons die noodsaaklike waarde van die Prandtl-kriterium [Pr] en met die formule (7.5) kry ons die Nusselt-maatstaf, waar n = 0.4 - onder vloeibare verwarmingstoestande en n = 0.3 - onder vloeibare verkoelingstoestande.

Dan word volgens die formule (7.6) die hitte-oordragskoëffisiënt van elke koelmiddel na die muur bereken, en met formule (7.7) beskou ons die hitte-oordragskoëffisiënt, wat ons vervang in formule (7.2.1) vir die berekening van die oppervlakte van die hitte-uitruiloppervlak.

In hierdie formules is λ die koëffisiënt van termiese geleidingsvermoë, ϭ is die dikte van die kanaalwand, α1 en α2 is die hitte-oordragskoëffisiënte van elk van die hittedraers na die muur.