Llogaritja e shkëmbimit të ngrohjes: shembulli. Llogaritja e zonës, fuqia e shkëmbyesit të nxehtësisë

Llogaritja e shkëmbyesit të nxehtësisë tani merr më pak se pesë minuta. Çdo organizatë që prodhon dhe shet pajisje të tilla zakonisht u jep të gjithëve programin e tyre të rekrutimit. Ajo mund të shkarkohet pa pagesë nga faqja e internetit të kompanisë apo tekniku i tyre do të vijë në zyrën tuaj dhe të instaloni atë për të lira. Megjithatë, si rezultat i kalkulimeve të tilla është e saktë, mund të kemi besim atë dhe nuk janë zgjuar në qoftë se prodhuesi nga luftimet në tenderin me konkurrentët e saj? Kontrollimi Llogaritësi elektronik kërkon njohuri ose të paktën të kuptuarit e metodave moderne të llogaritjes së exchangers ngrohjes. Le të përpiqen për të zgjidhur detajet.

Çfarë është një exchanger ngrohjes

Para kryerjes llogaritjen e exchanger ngrohjes, le të kujtojmë, dhe çfarë lloj të një pajisje të tillë? Teplomassoobmennyh aparat (aka exchanger ngrohjes, i njohur gjithashtu si aparatit të këmbimit të nxehtësisë ose TOA) - një pajisje për transferimin e nxehtësisë nga një ftohës në një tjetër. Në procesin e ndryshimet e temperaturës ftohës të ndryshojë dendësinë e tyre dhe, rrjedhimisht, në masë indekset substanca. Kjo është arsyeja pse proceset e tilla janë të referuara si ngrohjes dhe transferimin në masë.

llojet e transferimit të ngrohjes

Tani le të flasim për llojet e transferimit të ngrohjes - nuk janë vetëm tre. Rrezatimi - transferimin e nxehtësisë nga rrezatimi. Si shembull, ne mund të kujtojnë sunbathing në plazh në një ditë të ngrohtë vere. Dhe edhe këto Këmbyesit e ngrohjes mund të gjenden në treg (ngrohje e ajrit tub) e. Megjithatë, më shpesh për ngrohje në shtëpi, dhoma në apartament ne blerë naftë apo ngrohje elektrike. Ky është një shembull i një lloj tjetër të transmetimit të nxehtësisë - convection. Convection është e natyrshme, i pavullnetshëm (ekstrakt, dhe në kuti duhet exchanger) ose me makinë mekanike (me një tifoz, për shembull). Lloji i fundit është shumë më efektive.

Megjithatë, metoda më efektive e transferimit të ngrohjes - është përçueshmëri termike, ose, siç është quajtur, përçueshmëri (kryerjen e gjuhës angleze -. "Zbatueshmërisë"). Çdo inxhinier i cili do të mbajë dizajnin termike të exchanger ngrohjes, para së gjithash mendojmë rreth asaj se si për të zgjedhur pajisje efikase në një minimum të hapësirës. Dhe ajo arrin për të arritur këtë është duke përçueshmëri. Një shembull i kësaj është më efektive në datën Toa - exchangers ngrohjes pjatë. Pjatë TOA sipas definicionit - një exchanger ngrohjes që transferon nxehtësinë nga ftohës në një tjetër nëpërmjet një mur ndan ato. Zona maksimale e mundur kontakti midis dy mediumet së bashku me materialet e vërtetë të zgjedhura, dhe pllaka të profilit të tyre dimensione trashësi përzgjedhur për të minimizuar hardware duke ruajtur karakteristikat origjinale teknike të kërkuara në këtë proces.

llojet e exchangers ngrohjes

Para se të kryer llogaritjen e exchanger ngrohjes përcaktohen sipas llojit të saj. All TOA mund të ndahen në dy grupe të mëdha: çlodhës dhe rigjeneruese exchangers ngrohjes. Ndermjet tyre kryesor Dallimi është si vijon: në shkëmbimin çlodhës TOA nxehtësisë bëhet përmes murit që ndan të mesme dy ngrohjes, dhe të vijnë në kontakt me njëri-tjetrin në dy media rigjeneruese, shpesh kërkon përzierjen mëvonshëm dhe ndarjen në separators veçanta. exchangers ngrohjes rigjeneruese janë të ndarë në Këmbyesit e ngrohjes dhe përzierjen me një hundë (e incidentit stacionare ose të ndërmjetëm). Në vija të përgjithshme, një kovë me ujë të nxehtë, e vënë në të ftohtë, ose një gotë çaj të nxehtë, e vënë ftohur në frigorifer (kurrë nuk e bëni!) - ky është një shembull i tillë Toa përzierjen. Një derdhje çaj disk dhe ftohje atë në mënyrë që të merrni një shembull të një exchanger rigjeneruese ngrohjes me hundë (disk, në këtë shembull luan pjesën hundë), i cili është kontaktuar për herë të parë me ajrin e ambientit dhe merr temperaturën e saj, dhe pastaj zgjedh atë pjesë të nxehtit e derdhur në të çaj i ngrohtë duke kërkuar edhe epërsinë e medias në mënyrë të ekuilibrit termik. Megjithatë, siç e kemi gjetur tashmë përdorimin më efikas të përcjellshmërisë termike për transferimin e nxehtësisë nga një medium në tjetrin, për këtë arsye, më të dobishme në aspektin e transferimit të nxehtësisë (dhe përdorur gjerësisht) TOA sot - sigurisht, çlodhës.

llogaritjen termike dhe strukturore

Çdo llogaritja e exchanger ngrohjes rigjeneruese mund të bëhet në bazë të rezultateve të llogaritjeve termike të, hidraulike dhe forcë. Ato janë themelore, të domosdoshme për hartimin e pajisjeve të reja dhe teknikat janë baza për llogaritjen e modeleve mëvonshme të të njëjtit lloj të pajisjeve linjë. Detyra kryesore e llogaritjes së TOA termike është për të përcaktuar kërkuar ngrohjes sipërfaqe këmbimit për operacion të qëndrueshme të shkëmbyesit të nxehtësisë dhe mirëmbajtjen e parametrat e kërkuar e medias. Mjaft shpesh në llogaritje të tilla inxhinierë janë dhënë vlerat arbitrare e peshës dhe madhësisë karakteristikave të pajisjeve të ardhshme (materiale, tuba me diametër, pllaka, dimensionet, gjeometri rreze, llojin dhe materiale Finning et al.), Megjithatë pas ngrohjes është kryer në mënyrë tipike konstruktiv llogaritjes exchanger. Pas të gjitha, në qoftë se inxhinier i pari hapi konsiderohet zonë e nevojshme sipërfaqe për një tub diametër të caktuar, për shembull, 60 mm, dhe gjatësia e shkëmbyesit të nxehtësisë duke kthyer rreth gjashtëdhjetë metra, është e logjikshme të supozohet tranzicionit multistage exchanger ngrohjes apo me llojin deng tub, ose për të rritur diametrin e tubave.

Llogaritja hidraulike

llogaritjet hidraulike apo hidro-mekanike dhe aerodinamik kryhet për të identifikuar dhe për të optimizuar hidraulike (aerodinamik) humbjen e presionit në exchanger ngrohjes, dhe për të llogaritur konsumin e energjisë për të kapërcyer ato. Llogaritja e çdo rrugë, kanali ose tub për ngrohje të mesme kalimin ballafaqohet me detyrë primare e njeriut - për të intensifikuar procesin e shkëmbimit të ngrohjes në vend. Kjo është, një medium duhet të kalojë, dhe tjetra është për të marrë sa më shumë të ngrohjes në një interval minimal të drejtimit të saj. Kjo shpesh aplikojnë shtesë sipërfaqe të këmbimit të ngrohjes në formën e sipërfaqeve fin zhvilluara (për ndarjen e kufirit sublayer fletë-fletë dhe të rritur turbullirave rrjedhës). Raporti optimal bilanci në humbje hidraulike, zonat e këmbimit sipërfaqes ngrohjes, pesha dhe madhësia karakteristikat, dhe prodhimi tërhequr ngrohjes është rezultat i llogaritjes së agregate termike, hidraulike dhe konstruktive TOA.

Llogaritja kontrolluar

Verifikimi i shkëmbimit të ngrohjes kryhet në rastin kur është e nevojshme për të hedhur një rezervë e fuqisë së çdo sipërfaqe të këmbimit të ngrohjes. Sipërfaqja e rezervës për arsye të ndryshme dhe në situata të ndryshme, në qoftë se kërkohet nga termat e referencës, nëse prodhuesi vendos të bëjë një diferencë shtesë të jetë saktësisht i sigurt se kjo ngrohje do të jetë lëshuar në regjimin, dhe për të minimizuar gabimet në llogaritje. Në disa raste, rezervat janë të nevojshme për arrestimi dimensionet strukturore rezultate në të tjera (evaporators, economizers) në llogaritjen e kapacitetit të shkëmbyesit të nxehtësisë është futur posaçërisht sipërfaqe diferencë në naftës ndotjes kompresor pranishëm në qark ftohje. Po, dhe cilësia e dobët e ujit duhet të merren parasysh. Pas një kohë, funksionimin normal të Këmbyesit e ngrohjes, veçanërisht në temperatura të larta, llum zgjidh në sipërfaqen e aparatit të këmbimit të ngrohjes, duke ulur transferimin koeficienti ngrohjes, dhe në mënyrë të pashmangshme çon në një reduktim në fluturim parazitare ngrohjes. Prandaj inxhinier kompetent, një llogaritje e shkëmbyesit të nxehtësisë "ujë-ujë", i kushton vëmendje të veçantë rezervë shtesë të sipërfaqes të këmbimit të ngrohjes. Kontrollimi llogaritjen dhe të shpenzojnë në mënyrë që të shohim se si pajisjet e zgjedhur do të punojnë në, mënyrat tjera dytësore. Për shembull, në conditioners ajrit qendrore (instalimet ajër të furnizimit) ngrohje për ngrohje parë dhe të dytë të përdorura në sezonin e ftohtë, dhe shpesh përfshijnë verë për ftohja e ajrit të ushqyerit ujë të ftohtë në exchanger tub ngrohjes së ajrit. Si do të funksionojnë ata dhe çfarë do të japë parametrat për të vlerësuar llogaritjen e span.

vlerësimet e hulumtimit

Llogaritjet toa Research kryhet mbi bazën e rezultateve të llogaritjes dhe verifikimit termike. Ata janë të nevojshme, si rregull, për të bërë ndryshimet e fundit në strukturën e pajisjes projektuar. Ata gjithashtu kryer për të korrigjuar ndonjë ekuacione janë të dhëna në modelin e llogaritjes zbatuar TOA fituar empirike (për të dhënat eksperimentale). Kryerja e hulumtimit përfshin një llogaritjen e dhjetëra dhe ndonjëherë qindra llogaritjeve nga një plan të veçantë, të zhvilluar dhe zbatuar në prodhimin në përputhje me teorinë matematikore të projektimit të eksperimenteve. Sipas rezultateve të zbuluar ndikimin e kushteve të ndryshme dhe sasitë fizike në treguesit e performancës Toa.

llogaritje të tjera

Llogaritja e zonës exchanger ngrohjes, mos harroni në lidhje me rezistencën e materialeve. Llogaritjet Forca TOA përfshijnë kontrolluar njësi të projektuar për tension, shtojcë torsional në momentet maksimale të lejueshme të punës në detaje dhe nyjet e të ardhmen e exchanger ngrohjes. Me dimensione minimale e produktit duhet të jetë i fortë, i qëndrueshëm dhe për të siguruar funksionimin e sigurt në të ndryshme, madje edhe e kushteve më të fuqishme.

llogaritja dinamike është kryer për të përcaktuar karakteristikat e ndryshme të shkëmbimit të ngrohjes në mënyra të ndryshueshme të operimit.

Llojet e dizajnit exchanger ngrohjes

TOA çlodhës në dizajn mund të ndahet në një numër mjaft të madh të grupeve. Më të njohur dhe të përdorur gjerësisht - një exchanger pjatë ngrohjes, ajrit (finned tub), Shell dhe ngrohjes tub exchangers "tub në tub", shell-dhe-pjatë, dhe të tjerët. Ka më shumë lloje të specializuara dhe ekzotike, p.sh., spirale (kërmill-exchanger) apo kruese, të cilat punojnë me lëngje të trashë ose jo-Njutoniane, si dhe shumë lloje të tjera.

exchanger ngrohjes "tub në tub"

Konsideroni llogaritjen thjeshtë e ngrohjes exchanger "tub në tub" e. Strukturore, ky lloj i Toa është thjeshtuar maksimalisht. Gjatë nisni aparatin brendshme tub, zakonisht nxehtë lëng transferimin e nxehtësisë për të minimizuar humbjet, dhe në strehim ose në tub e jashtme, ftohës ftohës kandidojë. Engineer Task në këtë rast redukton në përcaktimin e gjatësisë së exchanger ngrohjes në bazë të nxehtësisë llogaritur sipërfaqe këmbimit dhe diametra të paracaktuara.

Vlen të shtuar se në termodinamikë prezanton konceptin e një exchanger ngrohjes ideal, që është i njësisë pafund gjatësi, ku coolants punojnë në banak, dhe në mes të ndryshim shkaktoi plotësisht temperaturës. Dizajni "tub në tub" i afërt i plotëson këto kërkesa. Dhe në qoftë se drejtuar kundërrymë të transmetimit të nxehtësisë lëngjeve, ajo do të jetë e ashtuquajtura "kundër-reale" (në krahasim me ndër-si në pjatë Toa). presioni temperatura më efektive shkaktuar kur një organizatë të trafikut. Megjithatë, kryerjen e një "tub në tub" llogaritjen e exchanger ngrohjes duhet të jetë realiste dhe të mos harrojmë për komponentin e logjistikës, si dhe lehtësinë e instalimit. Gjatësia evrofury - 13.5 m, dhe jo të gjitha objektet teknike të përshtatura për trung dhe instalimin e pajisjeve gjatësi të tillë.

Shell dhe exchangers ngrohjes tub

Prandaj, ajo është pjesë e llogaritjes së një pajisje të tillë pa probleme derdhet në llogaritjen e shell dhe tub ngrohjes exchanger. Ky aparat, ku pako tub është në një rast të vetëm (zorrë), laget nga coolants të ndryshme, në varësi të pajisjeve të destinacionit. Në kapacitoreve, për shembull, të drejtuar në xhaketë ftohje, dhe uji - në një tub. Me këtë metodë e trafikut mjediset më të lehtë dhe më efikas për të kontrolluar funksionimin e njësisë. Në evaporators, anasjelltas, ftohje vlon në tubat dhe ata janë të larë me ujë të lëngshme ftohur (, Brines, glikol, etj). Prandaj, ngrohjes exchanger llogaritja-tub është reduktuar për të minimizuar madhësinë e pajisjeve. Playing me diametër zorrë, diametri dhe numri dhe gjatësia e brendshme inxhinier tuba aparatit hyn Vlera e llogaritur e sipërfaqe të këmbimit të ngrohjes.

Këmbyesit e ngrohjes së ajrit

Një nga më të zakonshme nga exchangers ngrohjes larg - një finned exchangers ngrohjes tub. Ata janë quajtur mbështjellje. Ku ata nuk janë vetëm të rregullohen duke filluar nga fancoils (nga anglishtja. Fan + spirale, dmth, "fan" + "spirale") në blloqet e brendshme e sistemeve të gjigantit rekuperator gazin e oxhakut (përzgjedhjen e nxehtësisë ndanë nga gazi të nxehtë gripit dhe transferimi ajo për ngrohjen e) ne kaldajave në CHP. Kjo është arsyeja pse llogaritja e exchanger spirale varet nga aplikimi, ku nxehtësia shkon në veprim. coolers industriale e ajrit (VOPy) instaluar në dhomat e shokut të ngrira mish, në ngrirësve në temperatura të ulëta dhe objekte të tjera të ngrirje të ushqimit, kërkojnë karakteristika të caktuara strukturore në synimet e tyre. Distanca në mes lamella (FIN) duhet të jetë maksimalisht për të rritur kohën e funksionimit të vazhdueshëm në mes të cikleve shkrirë. Vaporizers për DCs (qendër të dhënave), në të kundërtën, bën të mundur një distancë më kompakt goditjen mezhlamelnye në minimum. exchangers ngrohjes e tilla janë duke operuar në "zonën e pastër", i rrethuar nga një filtër gjobë (deri në klasën e HEPA), megjithatë, kjo llogaritje është kryer nga exchanger ngrohjes me tuba me theks në minimizimin dimensionet e përgjithshme.

exchangers ngrohjes pjatë

Kërkesa Aktualisht qëndrueshme për exchangers ngrohjes pjatë. Sipas hartimin e saj konstruktiv, ata janë plotësisht Gasketed dhe gjysmë-ngjitur, dhe mednopayanymi nikelpayanymi, ngjitur dhe metodën brazed difuzionit (pa lidhës). Dizajni termike e exchanger ngrohjes pjatë është mjaft fleksibël dhe jo veçanërisht të vështirë për të inxhinier. Procesi i përzgjedhjes mund të luajë pllaka lloji, kanale të thella formimin, lloji fin, me trashësi çeliku, materiale të ndryshme dhe, më e rëndësishmja - shumë modele standarde madhësia e pajisjeve të madhësive të ndryshme. exchangers ngrohjes të tilla janë të ulëta dhe të gjerë (për ngrohje me avull të ujit) ose të lartë dhe të ngushtë (exchangers ngrohjes ndarjes për sistemet me ajër të kondicionuar). Ata janë përdorur shpesh, dhe një medium me një tranzicion faza, dmth si condensers, evaporators, coolers me avull, predkondensatorov dhe kështu me radhë. D. Kryen projektimin termik të ngrohjes exchanger që vepron në një model bifazik, pak më e vështirë se sa exchanger ngrohjes e "lëngshme-lëngshme", por për inxhinier me përvojë ky problem është i zgjidhshëm dhe nuk është veçanërisht e vështirë. Për të lehtësuar këto llogaritje designers moderne inxhinierike përdorin bazë të dhënash kompjuterike, ku ju mund të gjeni një shumë e informacionit të nevojshëm, duke përfshirë fazës diagramin e ndonjë ftohje në çdo mënyrë dell, për shembull, një program CoolPack.

Llogaritja Shembull exchanger

Qëllimi kryesor i llogaritjes është një llogaritje e zonës së nevojshme sipërfaqe të këmbimit të ngrohjes. Heat (ftohje) të energjisë është zakonisht përcaktohet në termat e referencës, por në shembullin tonë, ne do të llogarisë dhe të saj, për, të themi, një kontroll i specifikimit kërkesat. Ndonjëherë ajo gjithashtu ndodh që të dhënat origjinale mund të zvarriten gabim. Një nga detyrat e një inxhinier kompetent - ky gabim për të gjetur dhe rregulluar. Si një shembull, të kryer llogaritjen pjatë ngrohjes exchanger të "lëngshme - lëngshme". Le të jetë një qark ndarës (shkelës presion) në rritje të lartë ndërtesa. Në mënyrë që të lehtësojë presionin mbi pajisjet, ndërtimi i rrokaqiejt shumë shpesh përdorur këtë qasje. Në njërën anë të shkëmbyesit të nxehtësisë të ketë ujë në hyrje Tvh1 = 14 ᵒS dhe dalje Tvyh1 = 9 ᵒS, dhe një G1 prurja = 14 500 kg / h, dhe nga ana tjetër - është edhe uji, por këtu me parametrat e mëposhtëm: Tvh2 = 8 ᵒS, Tvyh2 ᵒS = 12, G2 = 18 125 kg / h.

Fuqia e nevojshme (Q0) të llogaritur formulën termike bilancit (shih figurën më lart, formulën 7.1 ..), Ku Cp - Kapaciteti specifik termik (vlerë tabelën). Për thjeshtësi e llogaritjeve Këto vlera të marrë kapacitetin e ngrohjes EOT = 4.187 [kJ / kg * ᵒS]. Ne e konsiderojmë:

Q1 = 14 500 * (14 - 9) * 4,187 = 303557,5 [kJ / h] = W = 84.3 84.321,53 kW - në anën e parë dhe

Q2 = 18 125 * (12 - 8) * 4,187 = 303557,5 [kJ / h] = W = 84.3 84.321,53 kW - në anën e dytë.

Shënim se, sipas formules (7,1), Q0 = Q1 = Q2, pavarësisht cilën anë të përllogaritjes kryer.

Më tej, në kryesore ekuacion transferimin e nxehtësisë (7.2), ne gjejmë zonën nevojshme sipërfaqësore (7.2.1), ku k - koeficienti transferimin e nxehtësisë (supozohet të barabartë me 6350 [W / ^m2]), dhe ΔTsr.log. - diferencë mesatare temperaturë, është llogaritur nga formules (7,3):

? T sr.log. = (2 - 1 në) / ln (2/1) = 1 / LN2 = 1 / 0,6931 = 1,4428;

F është = 84321/6350 * 1,4428 = 9.2 m ^2.

Në rastin kur koeficienti transferimin e nxehtësisë është e panjohur, llogaritja është pak më e komplikuar exchanger ngrohjes pjatë. Formulë (7.4) konsiderohen numër Reynolds ku ρ - densitet [kg / ^m3], η - viskozitet dinamik, [N * s / m ^2], v - shpejtësia e mediumit në gypit [m / s] d cm - diameter kalibër tretje [m].

Nga tabela kërkojnë një vlerë e nevojshme Prandtl [Pr], dhe formulën (7.5), ne marrin numrin Nusselt, ku n = 0,4 - një kushte të lëngshme ngrohje dhe n = 0,3 - ftohjes në kushte të lëngshme.

Më tej, formula (7.6) llogaritet koeficienti transferimin e nxehtësisë nga ftohës në çdo mur, dhe formula (7.7) është supozuar koeficienti transferimin e nxehtësisë, e cila është zëvendësuar në formulën (7.2.1) të llogaritur ngrohjes sipërfaqe këmbimit.

Në formulat e mësipërme, λ - koeficienti përçueshmëri termike, ϭ - trashësia e murit kanal, α1 dhe α2 - koeficientët e transferimit të ngrohjes e secilit prej murit transferimin e nxehtësisë.