Hogyan lehet kiszámítani a FIN típusú hőcserélő hőátadási sebességét?

Hé! Mint beszállítóUszony típusú hőcserélő, Gyakran kérdezem, hogyan lehet kiszámítani ezen remek eszközök hőátadási sebességét. Tehát azt hittem, hogy könnyen érthető módon bontom le, még akkor is, ha nem vagy hőátadási zümmögés.

Először beszéljünk arról, hogy mi az uszony típusú hőcserélő. Ez egy olyan eszköz, amely hőt továbbít két folyadék között - általában folyadék és gáz - uszonyok felhasználásával a hőátadáshoz rendelkezésre álló felület növelésére. Ez a kialakítás szuper hatékonyan és széles körben használja a különféle iparágakban, a HVAC rendszerektől az ipari folyamatokig.

Most lépjünk be a csiszolásba - a hőátadási sebesség kiszámításának szemcséjébe. Van néhány kulcsfontosságú tényező és egyenlet, amelyeket tudnia kell.

A hőátadás alapjai

A hőátadás három módon történhet: vezetés, konvekció és sugárzás. Fin típusú hőcserélőknél a vezetés és a konvekció a fő szereplők.

A vezetés a hő átvitele szilárd anyagon keresztül. Hőcserélőnkben ez az uszonyokon és a csöveken belül történik. A vezetés mértékét Fourier törvénye szabályozza, amely kimondja, hogy a hőátadási sebesség (q) szilárd anyagon keresztül arányos az anyag, a kereszt -metszet (a) közötti hőmérsékleti különbséggel, amelyen keresztül a hő folyik, és az anyag hővezető képessége (k), és inverzív arányos az anyag vastagságával (L). Az egyenlet (q = - ka \ frac {dt} {dx}), ahol (\ frac {dt} {dx}) a hőmérsékleti gradiens.

A konvekció viszont a hő átvitele a szilárd felület és a folyadék között. Lehet kényszerített konvekció (amikor a folyadékot egy külső erő mozgatja, mint egy ventilátor vagy egy szivattyú), vagy természetes konvekció (amikor a folyadék mozog a hőmérsékleti variációk által okozott sűrűségbeli különbségek miatt). A konvekció miatti hőátadási sebességet Newton hűtési törvénye adja: (q = ha \ delta t), ahol (h) a konvektív hőátadási együttható, a) a felület a felület, és (\ delta t) a szilárd felület és a folyadék hőmérsékleti különbsége.

A hőátadási sebesség kiszámítása egy uszony típusú hőcserélőnél

A teljes hőátadási sebesség kiszámításához egy FIN típusú hőcserélőben általában a teljes hőátadási együttható (U) koncepcióját használjuk. A teljes hőátadási együttható figyelembe veszi a hőátadási ellenállásokat mind a hőcserélő meleg, mind hideg oldalán, valamint a csövek falán keresztüli vezetés miatti ellenállást.

A hőátadási sebesség egyenlete egy hőcserélőben (q = ua \ delta t_ {lm}), ahol (u) az általános hőátadási együttható, (A) a teljes hőátadási terület (beleértve a bordákat is), és (\ delta t_ {lm}) a log - átlaghőmérsékleti különbség.

1. A teljes hőátadási együttható (U) meghatározása

A teljes hőátadási együttható kiszámítható a következő egyenlet alkalmazásával: (\ frac {1} {u} = \ frac {1} {h_i}+\ frac {r_fi} {k_i}+\ frac {\ ln (r_o/r_i)} {2 \ pi \ pi kL}+\frac{R_fo}{k_o}+\frac{1}{h_o}), where (h_i) and (h_o) are the convective heat transfer coefficients on the inside and outside of the tubes respectively, (R_fi) and (R_fo) are the fouling resistances on the inside and outside of the tubes, (k_i) and (k_o) A csövek belső és külső sugarai a csövek belső és külső sugarai a csövek belső és külső sugarainak hővezetőképessége a csövek (R_I), (K) a cső anyag hővezető képessége, és (l) a cső hossza.

A konvektív hőátadási együtthatók (H_I) és (H_O) empirikus korrelációkkal határozhatók meg. Például, a csőben lévő kényszerkonvekcióhoz a dittus - boelter egyenlet használható: (nu = 0,023re^{0,8} pr^n), ahol (nu = \ frac {hd} {k}) a nusbt szám, (re = \ frac {\ rho vd} {\ mu}), az újrahasznosító szám, (Pr = \ frac {\ mu c_p} {k}) a prandtl szám, (d) a cső átmérője, (\ rho) a folyadék sűrűsége, (v) a folyadék sebessége, (\ mu) a folyadék dinamikus viszkozitásának dinamikus viszkozitása, és (c_p) a folyadék specifikus hőkapacitása, és (n = 0,4) (n = 0,4) (n = 0.4), és (c_p) a fajlagos hőkapacitás, és (n = 0,4). 0.3) hűtéshez.

2. A teljes hőátadási terület kiszámítása (A)

Az uszony típusú hőcserélő teljes hőátadási területe magában foglalja a csövek területét és az uszonyok területét. A csövek területe (a_t = \ pi d_il) úgy számítható ki, hogy a belső felületre és (a_o = \ pi d_ol) a külső felületre, ahol (d_i) és (d_o) a csövek belső és külső átmérője, és (l) a csövek hossza.

Az uszonyok területét geometria alapján lehet kiszámítani. Például a téglalap alakú uszonyok esetében az egyetlen uszony területe (a_f = 2L_fw_f+2t_fl_f), ahol (l_f) az usz hossza, (w_f) az usz szélessége, és (t_f) az usz vastagsága. A teljes uszony területe az egyetlen uszony területe megsokszorozódik az uszonyok számával.

3.

A log -átlagos hőmérsékleti különbséget használják annak a ténynek a figyelembevétele, hogy a meleg és a hideg folyadékok hőmérsékleti különbsége a hőcserélő hossza mentén változik. A (\ delta t_ {lm} = \ frac {\ delta t_1- \ delta t_2} képlet felhasználásával számolják. A hőcserélő két vége.

Különleges megfontolások

Van néhány más dolgot, amelyet szem előtt kell tartani, amikor kiszámítja a FIN típusú hőcserélő hőátadási sebességét.

• Ujj hatékonyság: Az uszonyok nem 100% -ban hatékonyak a hő átvitelében. A FIN hatékonyság ((\ ETA_F)) figyelembe veszi azt a tényt, hogy a uszony mentén a hőmérséklet a uszony alapjától a hegyig csökken. A FIN hatékonyság analitikai vagy numerikus módszerekkel kiszámítható, a FIN geometriától függően. Ezután a tényleges FIN terület (a_ {fe} = \ eta_fa_f).
• Megfagyás: Az idő múlásával a lerakódások felépülhetnek a hőcserélő felületére, növelve a hőátadás ellenállását. Ezt úgy hívják, hogy szennyeződés. Mint korábban említettük, a szennyeződés ellenállás (R_FI) és (R_FO) szerepel a teljes hőátadási együttható kiszámításában.

Valós világ alkalmazások

A FIN típusú hőcserélőket széles körben használják. Például,SRL ipari hűtőegy olyan típusú FIN típusú hőcserélő, amelyet általában ipari környezetben használnak a folyadékok lehűtésére.Léghűtéses hőcserélőegy másik példa, amely a levegőt használja a hűtő közegként.

Ezekben az alkalmazásokban a hőátadási sebesség pontos kiszámítása elengedhetetlen a megfelelő tervezéshez és működéshez. Például egy ipari eljárásban, ha a hőátadási sebesség tévesen számol, akkor a berendezés nem tudja lehűteni a folyadékot a kívánt hőmérsékletre, ami hatékonysághoz vagy akár a folyamat berendezésének károsodásához vezet.

Csomagolás és kinyújtás

A FIN típusú hőcserélő hőátadási sebességének kiszámítása bonyolultnak tűnhet, de a hőátadás alapelveinek megértésével és a megfelelő egyenletek felhasználásával kezelhetővé válik. Fin típusú hőcserélők szállítójaként rendelkezésünkre és tapasztalattal rendelkezik, hogy segítsünk Önnek ezekben a számításokban, és biztosítsuk, hogy az Ön igényeihez megfelelő hőcserélőt kapjon.

Ha a FIN TÍPUS hőcserélő piacán vagy további információra van szüksége a hőátadás számításáról, ne habozzon elérni. Azért vagyunk itt, hogy segítsünk abban, hogy a legjobban választja az alkalmazását. Kezdjünk egy beszélgetést, és nézzük meg, hogyan tudunk együtt dolgozni a hőátadási követelmények teljesítése érdekében.

Referenciák

• Incropera, FP és Dewitt, DP (2002). A hő és a tömegátadás alapjai. John Wiley & Sons.
• Holman, JP (2002). Hőátadás. McGraw - Hill.