Principala condiție pentru o funcționare stabilă și eficientă a sistemului de schimb de căldură este alegerea schimbătoarelor de căldură, ținând cont de corespondența exactă cu cerințele operaționale și tehnice specifice. Factorul cheie pentru această selecție este calculul ariei schimbătorului de căldură.
Desigur, există anumite standarde, cu parametri universali, pe care puteți alege echipamentul pentru instalația dvs. Cu toate acestea, adesea în acest domeniu abordarea individuală nu se justifică decât pe sine. Efectuarea măsurătorilor și calculelor pe date concrete permite obținerea randamentului maxim din sistemul de schimb de căldură. În plus, astfel de calcule sunt pur și simplu necesare dacă este vorba de lucrul la o atribuire tehnică cu parametrii strict specificați.
Procedura de calculare a schimbătorului de căldură implică mai multe etape.
Determinarea cantității de căldură
Ecuația transferului de căldură utilizată pentru unitățile stabilite de timp și procese este următoarea:
În această ecuație:
- K este valoarea coeficientului de transfer termic (exprimat în W / (m2 / K));
- tcp este diferența medie de temperatură dintre diferiți purtători de căldură (valoarea poate fi dată atât în grade Celsius (0C) cât și în Kelvin (K));
- F este valoarea suprafeței pentru care are loc schimbul de căldură (valoarea este dată în m2).
Ecuația ne permite să descriem procesul, în timpul căruia are loc transferul de căldură între purtătoarele de căldură (de la cald la frig). Ecuația ia în considerare:
- revenirea căldurii din agentul de răcire (fierbinte) pe perete;
- parametrii conductivității termice a peretelui;
- întoarcerea căldurii de la perete la suportul de căldură (rece).
Determinarea coeficientului de transfer termic
- coeficienți de transfer de căldură pentru procesul de condensare a vaporilor de apă - de la 4000 la 15000 W / (m2K);
- coeficienții de transfer de căldură pentru apa care se deplasează prin țevi - de la 1200 la 5800 W / (m2K);
- coeficienții de transfer de căldură din condensul de vapori în apă sunt de la 800 la 3500 W / (m2K).
Calcularea exactă a coeficientului de transfer de căldură (K) se face prin următoarea formulă:
În această formulă:
- α1 - coeficientul de transfer al căldurii pentru apa de încălzire (exprimat în W / (m2K));
- α2 este coeficientul de transfer al căldurii pentru mediul de încălzire (exprimat în W / (m2K));
- δst este parametrul grosimii peretelui tubului (exprimat în metri);
- λst este coeficientul de conductivitate termică a materialului utilizat pentru conductă (exprimat în W / (m * K)).
O astfel de formulă oferă un rezultat "ideal", de obicei nu este 100% realist. Prin urmare, un alt parametru este adăugat la formula - Rzag.
Acesta este un indicator al rezistenței termice a diferitelor contaminanți care se formează pe suprafețele de încălzire ale țevii (de exemplu, scala obișnuită etc.)
Formula pentru indicele de poluare este după cum urmează:
R = δ1 / λ1 + δ2 / λ2
În această formulă:
- δ1 - grosimea stratului sedimentat pe partea interioară a țevii (în metri);
- δ2 - grosimea stratului sedimentat pe exteriorul țevii (în metri);
- λ1 și λ2 sunt valorile coeficienților de conductivitate termică pentru straturile de contaminare respective (exprimate în W / (m * K)).
Metoda de calculare a schimbătorului de căldură (suprafață)
Astfel, am calculat parametrii cum ar fi cantitatea de căldură (Q) și coeficientul de transfer de căldură (K). Pentru calculul final, este necesară suplimentar diferența de temperatură (tcp) și coeficientul de transfer termic.
Formula finală pentru calculul schimbătorului de căldură în plăci (suprafața de transfer de căldură) este după cum urmează:
În această formulă:
- valorile Q și K sunt descrise mai sus;
- valoarea tcp (diferența medie de temperatură) este obținută din formula (media aritmetică sau jurnalul mediu);
- coeficienții de transfer de căldură se obțin în două moduri: fie prin formule empirice, fie prin numărul Nusselt (Nu) folosind ecuațiile de similitudine.
Peste 13 ani de funcționare, am deservit 3988 de schimbătoare de căldură!
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: