การคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ขนาดและประเภทของการเชื่อมต่อ คุณจะต้องใช้การคำนวณข้อมูลด้วย

ผู้เชี่ยวชาญ บริษัท "เทพกลมเมน"จากข้อมูลที่ให้ไว้ เราจะคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอย่างรวดเร็วตามคำขอของลูกค้า

วิธีการคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

ในการแก้ปัญหาการถ่ายเทความร้อนคุณจำเป็นต้องทราบค่าของพารามิเตอร์หลายตัว เมื่อทราบแล้ว คุณก็สามารถกำหนดข้อมูลอื่นๆ ได้ ดูเหมือนว่าพารามิเตอร์หกตัวจะมีความสำคัญที่สุด:

• ปริมาณความร้อนที่ต้องถ่ายเท ( โหลดความร้อนหรืออำนาจ)
• อุณหภูมิที่ทางเข้าและทางออกด้านที่หนึ่งและที่สองของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
• การสูญเสียแรงดันสูงสุดที่อนุญาตที่ด้านข้างของวงจรหลักและวงจรทุติยภูมิ
• อุณหภูมิในการทำงานสูงสุด
• แรงดันใช้งานสูงสุด
• การไหลปานกลางในด้านหลักและรอง

หากทราบอัตราการไหลของตัวกลาง ความจุความร้อนจำเพาะ และความแตกต่างของอุณหภูมิที่ด้านหนึ่งของวงจร ก็สามารถคำนวณภาระความร้อนได้

โปรแกรมอุณหภูมิ

คำนี้หมายถึงลักษณะของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของตัวกลางของทั้งสองวงจรระหว่างค่าของมันที่ทางเข้าสู่ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนและทางออกจากมัน

T1 = อุณหภูมิขาเข้า-ด้านร้อน

T2 = อุณหภูมิขาออก-ด้านร้อน

T3 = อุณหภูมิขาเข้า-ด้านเย็น

T4 = อุณหภูมิขาออก-ด้านเย็น

ความแตกต่างของอุณหภูมิลอการิทึมเฉลี่ย

ความแตกต่างของอุณหภูมิเฉลี่ยลอการิทึม (LMTD) เป็นแรงผลักดันที่มีประสิทธิภาพสำหรับการถ่ายเทความร้อน

หากเราไม่คำนึงถึงการสูญเสียความร้อนไปยังพื้นที่โดยรอบซึ่งอาจละเลยได้ ก็ถูกต้องตามกฎหมายที่จะกล่าวว่าปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาจากด้านหนึ่งของแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน (ภาระความร้อน) เท่ากับปริมาณความร้อน ได้รับจากอีกด้านหนึ่ง

โหลดความร้อน (P) แสดงเป็น kW หรือ kcal/h

P = ม x ค พี x δt

m = อัตราการไหลของมวล กิโลกรัม/วินาที

c p = ความจุความร้อนจำเพาะ, kJ/(กก. x °C)

δt = ความแตกต่างของอุณหภูมิที่ทางเข้าและทางออกด้านหนึ่ง °C

ความยาวความร้อน

ความยาวช่องระบายความร้อนหรือพารามิเตอร์ทีต้า (Θ) เป็นปริมาณไร้มิติที่แสดงลักษณะความสัมพันธ์ระหว่างความแตกต่างของอุณหภูมิ δt ที่ด้านหนึ่งของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนและ LMTD

ความหนาแน่น

ความหนาแน่น (ρ) คือมวลต่อหน่วยปริมาตรของตัวกลางและมีหน่วยเป็น kg/m3 หรือ g/dm3

การบริโภค

พารามิเตอร์นี้สามารถแสดงโดยใช้คำสองคำที่แตกต่างกัน: มวลหรือปริมาตร ถ้าคุณหมายถึง การไหลของมวลจากนั้นจะแสดงเป็น kg / s หรือเป็น kg / h หากปริมาตรไหลให้ใช้หน่วยเช่น m 3 / h หรือ l / min ในการแปลงการไหลของปริมาตรเป็นการไหลของมวล คุณต้องคูณอัตราการไหลของปริมาตรด้วยความหนาแน่นของตัวกลาง การเลือกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับงานเฉพาะมักจะกำหนดอัตราการไหลที่ต้องการ

การสูญเสียศีรษะ

ขนาดของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นขึ้นอยู่กับปริมาณการสูญเสียแรงดัน (∆p) โดยตรง หากเป็นไปได้ที่จะเพิ่มการสูญเสียส่วนหัวที่อนุญาต ก็จะสามารถใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีขนาดกะทัดรัดกว่าและมีราคาถูกกว่าได้ ตามแนวทางสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นสำหรับน้ำ/ของไหลทำงานของน้ำ การสูญเสียแรงดันที่ยอมรับได้สามารถพิจารณาได้ในช่วงตั้งแต่ 20 ถึง 100 kPa

ความร้อนจำเพาะ

ความจุความร้อนจำเพาะ (โดยมีค่า p) คือปริมาณพลังงานที่ต้องใช้ในการทำให้อุณหภูมิของสาร 1 กิโลกรัมเพิ่มขึ้น 1 °C ที่อุณหภูมิที่กำหนด ดังนั้น ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำที่อุณหภูมิ 20 °C คือ 4.182 kJ/(kg x °C) หรือ 1.0 kcal/(kg x °C)

ความหนืด

ความหนืดคือการวัดความลื่นไหลของของเหลว ยิ่งความหนืดต่ำเท่าใด ความลื่นไหลของของเหลวก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ความหนืดแสดงเป็นเซนติพอยซ์ (cP) หรือเซนติสโตก (cSt)

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนคือ พารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดซึ่งกำหนดขอบเขตการใช้งานอุปกรณ์ตลอดจนประสิทธิภาพของอุปกรณ์ ค่านี้ได้รับอิทธิพลจากความเร็วการเคลื่อนที่ของสื่อการทำงานตลอดจนคุณสมบัติการออกแบบของเครื่อง

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนคือการรวมกันของค่าต่อไปนี้:

• การถ่ายเทความร้อนจากตัวกลางทำความร้อนไปยังผนัง
• การถ่ายเทความร้อนจากผนังไปยังตัวกลางที่ให้ความร้อน
• การถ่ายเทความร้อนของเครื่องทำน้ำอุ่น

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนคำนวณโดยใช้สูตรบางอย่างซึ่งองค์ประกอบนั้นขึ้นอยู่กับประเภทของหน่วยแลกเปลี่ยนความร้อนขนาดและลักษณะของสารที่ระบบทำงานด้วย นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องคำนึงถึงด้วย สภาพภายนอกการทำงานของอุปกรณ์ – ความชื้น อุณหภูมิ ฯลฯ

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน (k) เป็นตัววัดความต้านทาน การไหลของความร้อนเกิดจากปัจจัยต่างๆ เช่น วัสดุของแผ่น ปริมาณคราบบนพื้นผิว คุณสมบัติของของไหล และชนิดของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่ใช้ ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนแสดงเป็น W/(m2 x °C) หรือ kcal/(h x m2 x °C)

การเลือกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

พารามิเตอร์แต่ละตัวในสูตรเหล่านี้อาจส่งผลต่อการเลือกตัวแลกเปลี่ยนความร้อน การเลือกใช้วัสดุมักจะไม่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเท่านั้นขึ้นอยู่กับความแข็งแรงและความต้านทานต่อการกัดกร่อน

กำลังสมัคร แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนเราได้รับประโยชน์จากความแตกต่างของอุณหภูมิเล็กน้อยและความหนาของแผ่นเพลทต่ำ ซึ่งโดยปกติจะอยู่ระหว่าง 0.3 ถึง 0.6 มม.

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน (α1 และ α2) และค่าสัมประสิทธิ์การเปรอะเปื้อน (Rf) มักจะมีค่าน้อยมาก ซึ่งอธิบายได้จากความปั่นป่วนในระดับสูงของการไหลของตัวกลางในวงจรแลกเปลี่ยนความร้อนทั้งสอง กรณีเดียวกันสามารถอธิบายได้ มูลค่าสูงค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่คำนวณได้ (k) ซึ่งภายใต้สภาวะที่เหมาะสมสามารถมีค่าได้ถึง 8,000 วัตต์/(เมตร 2 x °C)

ในกรณีที่ใช้แบบธรรมดา เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน (k) จะต้องไม่เกิน 2,500 W/(m2 x °C)

ปัจจัยสำคัญในการลดต้นทุนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนให้เหลือน้อยที่สุดคือพารามิเตอร์สองประการ:

1. การสูญเสียแรงดันยิ่งค่าการสูญเสียแรงดันที่อนุญาตสูงขึ้นเท่าใด ขนาดที่เล็กกว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

2.LMTD.ยิ่งอุณหภูมิที่แตกต่างกันระหว่างของเหลวในวงจรแรกและวงจรที่สองสูงขึ้นเท่าใด ขนาดตัวแลกเปลี่ยนความร้อนก็จะยิ่งเล็กลงเท่านั้น

ขีดจำกัดความดันและอุณหภูมิ

ต้นทุนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นขึ้นอยู่กับค่าความดันและอุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาต กฎพื้นฐานสามารถกำหนดได้ดังต่อไปนี้: ยิ่งค่าอุณหภูมิการทำงานและความดันสูงสุดที่อนุญาตต่ำลง ต้นทุนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนก็จะยิ่งต่ำลง

มลภาวะและค่าสัมประสิทธิ์

การเปรอะเปื้อนที่ยอมรับได้สามารถนำมาพิจารณาในการคำนวณผ่านระยะขอบการออกแบบ (M) กล่าวคือ โดยการเพิ่มเปอร์เซ็นต์เพิ่มเติมของพื้นผิวการถ่ายเทความร้อน หรือโดยการแนะนำปัจจัยการเปรอะเปื้อน (Rf) ที่แสดงเป็นหน่วย เช่น (m2 x °C )/วัตต์ หรือ (เมตร2 x สูง x °C)/กิโลแคลอรี

ค่าสัมประสิทธิ์มลพิษเมื่อคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นควรจะต่ำกว่าเมื่อคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่ออย่างมาก มีสองเหตุผลสำหรับเรื่องนี้

สูงกว่าความปั่นป่วนการไหล (k) หมายถึงค่าสัมประสิทธิ์มลพิษที่ต่ำกว่า

การออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นทำให้เกิดความปั่นป่วนในระดับที่สูงกว่ามาก ดังนั้นจึงมีประสิทธิภาพเชิงความร้อน (ประสิทธิภาพ) สูงกว่ากรณีของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อแบบดั้งเดิม โดยทั่วไป ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน (k) ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (น้ำ/น้ำ) สามารถอยู่ในช่วงตั้งแต่ 6,000 ถึง 7,500 W/(m2 x °C) ในขณะที่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อแบบดั้งเดิมในการใช้งานเดียวกัน ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนเพียง 2,000–2,500 W/(m2 x °C) ค่า Rf โดยทั่วไปที่ใช้กันทั่วไปในการคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและแบบท่อคือ 1 x 10-4 (m2 x °C)/W ในกรณีนี้ การใช้ค่า k 2,000 ถึง 2,500 W/(m 2 x °C) ให้ระยะขอบการออกแบบ (M = kc x Rf) อยู่ที่ 20–25% เพื่อให้ได้ค่าขอบการออกแบบ (M) ที่เท่ากันในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นที่มีค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนอยู่ที่ 6,000–7,500 วัตต์/(ม. 2 x °C) เราต้องใช้ปัจจัยการเปรอะเปื้อนเท่ากับ 0.33 x 10- เท่านั้น 4 (ม2 x °C)/วัตต์

ความแตกต่างในการเพิ่มสต็อคโดยประมาณ

เมื่อคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ ขอบการออกแบบจะถูกเพิ่มโดยการเพิ่มความยาวของท่อในขณะที่ยังคงอัตราการไหลของตัวกลางผ่านแต่ละท่อ เมื่อคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น รับประกันระยะขอบการออกแบบเดียวกันโดยการเพิ่มช่องขนานหรือโดยการลดอัตราการไหลในแต่ละช่อง สิ่งนี้นำไปสู่การลดลงของระดับความปั่นป่วนในการไหลของตัวกลางประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนลดลงและความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของการปนเปื้อนของช่องแลกเปลี่ยนความร้อน การใช้ปัจจัยการเปรอะเปื้อนสูงเกินไปอาจส่งผลให้อัตราการสะสมตัวเพิ่มขึ้น สำหรับตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นที่ทำงานในโหมดน้ำ/น้ำ ค่าเผื่อการออกแบบที่ 0 ถึง 15% (ขึ้นอยู่กับคุณภาพน้ำ) ถือว่าเพียงพอแล้ว

ก่อนที่จะซื้อเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ลูกค้าจะเปรียบเทียบข้อเสนอจากซัพพลายเออร์และผู้ผลิตหลายราย โดยส่งข้อมูลเบื้องต้นให้พวกเขา บริษัท Astera ซึ่งเป็นบริษัทที่มีประสบการณ์ นำเสนอคุณลักษณะ 6 ประการที่ส่งผลต่อต้นทุนสุดท้ายของผลิตภัณฑ์และคุณต้องให้ความสนใจเป็นอันดับแรก เพื่อให้ความปรารถนาที่จะประหยัดไม่ส่งผลให้มีการใช้จ่ายซ้ำซ้อน

ต้นทุนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนประกอบด้วยต้นทุนด้านวิศวกรรมและส่วนประกอบเชิงพาณิชย์ บทความนี้เปิดเผยแง่มุมแรก

• ความหนาของแผ่นถ่ายเทความร้อนและวัสดุในการผลิต

ความหนาของแผ่นเป็นสิ่งแรกที่คุณต้องใส่ใจเมื่อเลือกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ยิ่งมีความหนามากเท่าใดต้นทุนของอุปกรณ์ก็จะสูงขึ้นเท่านั้น นี่เป็นเพราะสองปัจจัย:

• มวลโลหะมากขึ้นสำหรับการผลิตแผ่น
• แผ่นเพิ่มเติมสำหรับการถ่ายเทความร้อนคุณภาพสูงผ่านความหนาของผนังและรับพลังงานที่ต้องการ

ความหนาแผ่นเฉลี่ย 0.5 มม. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนขนาดมาตรฐานขนาดใหญ่ที่มี DN ตั้งแต่ 150 และต้องการแรงดันใช้งานสูงจะมาพร้อมกับเพลตขนาด 0.6 มม. ที่ความดัน 10 กก./ซม.² และ DU สูงถึง 150 อนุญาตให้มีความหนา 0.4 มม. ยิ่งแผ่นบางลง ทรัพยากรก็จะยิ่งสั้นลง อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน.

ส่วนใหญ่มักใช้เป็นวัสดุแผ่น สแตนเลสยี่ห้อ AISI316 อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตบางรายกำลังแทนที่ด้วยพันธุ์ AISI304 มีค่าใช้จ่ายน้อยกว่า ประกอบด้วยนิกเกิลและโมลิบดีนัมน้อยกว่า ซึ่งหมายความว่าวัสดุจะไวต่อการกัดกร่อนมากกว่า หากตัวแลกเปลี่ยนความร้อนทำงานภายใต้สภาวะแวดล้อมที่เหมาะสม ก็ถือว่ายอมรับได้ แต่ในเรื่องของระบบจ่ายน้ำร้อน (และใช้คลอรีนอยู่ที่นั่น) ก็มีความเสี่ยงที่อุปกรณ์จะอยู่ได้ไม่นาน เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาแนะนำให้ศึกษาอย่างรอบคอบและดูว่าแผ่นทำจากเหล็กชนิดใด

• แรงดันใช้งาน

ชนิด ขนาด และราคาของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนขึ้นอยู่กับแรงดันใช้งาน ยิ่งค่าอุปกรณ์ยิ่งถูกลง ดังนั้นคุณต้องตัดสินใจล่วงหน้าว่าต้องใช้พารามิเตอร์ใด แรงดันใช้งานขั้นต่ำคือ 6 กก./ซม.² ดังนั้นอุปกรณ์ดังกล่าวจึงมีราคาไม่แพงที่สุดเนื่องจากใช้แผ่นพื้นและแผ่นบาง

• ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนพลังงานความร้อน

ข้อมูลหลายอย่างถูกนำมาใช้ในการคำนวณค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน:

• กำลังแลกเปลี่ยนความร้อน
• เดลต้าอุณหภูมิ
• ปริมาณสำรองพื้นผิวและการใช้พลังงาน
• เส้นผ่านศูนย์กลางการเชื่อมต่อ
• ความเร็วของการเคลื่อนที่ของของไหล ฯลฯ

ตัวบ่งชี้นี้คำนวณโดยใช้สูตร ยิ่งสูงเท่าไร. ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เมื่อความเร็วของการเคลื่อนที่ของของไหลในช่องเพิ่มขึ้น การถ่ายเทความร้อนจะเพิ่มขึ้น สามารถเพิ่มความเร็วได้โดยการลดจำนวนช่องสัญญาณนั่นคือเพลต

ข้อเสียของอัตราการไหลของของไหลที่สูงคือการสะสมของตะกรันบนผนังเร็วกว่า ดังนั้นอุปกรณ์ทำความร้อนจะมีราคาน้อยลง แต่ค่าใช้จ่ายในการดำเนินการจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากการอุดตันของช่องด้วยเกลือแมกนีเซียมและแคลเซียม จำเป็นต้องทำความสะอาดถอดชิ้นส่วนเป็นครั้งคราว

มีประสิทธิภาพ แต่ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนในความเป็นจริงไม่เกิน 7000 W/m2 2 K ดังนั้น หากผู้ผลิตนำเสนออุปกรณ์ที่มีค่าสัมประสิทธิ์ 10,000 W/m2 2 K ก็ควรทำให้เกิดข้อกังวล

• พื้นผิวสำรองสำหรับการถ่ายเทความร้อน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ดีควรมีพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนสำรอง 10-15% หากผู้ผลิตตั้งเป้าหมายในการทำให้สินค้าราคาถูกลง พารามิเตอร์นี้จะเข้าใกล้ศูนย์ ตามที่ผู้เชี่ยวชาญในสาขาอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนค่าศูนย์ถือเป็นการหลอกลวงของผู้ซื้อเพราะหากมีข้อผิดพลาดในตัวบ่งชี้เช่นการคำนวณภาระหรือสารหล่อเย็นไม่ได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่เหมาะสมอุปกรณ์อาจไม่ งาน. แม้แต่การปนเปื้อนบนพื้นผิวก็ยังส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพการทำงาน

• การสูญเสียแรงดัน

Δ p แทนปริมาณการสูญเสียแรงดันหรือส่วนหัว มีหน่วยวัดเป็น m.v.s. หรือที่ปา. ลูกค้าระบุตัวบ่งชี้ที่ต้องการในแบบสอบถาม

หากกระบวนการปฏิบัติงานต้องการการลดหรือสูญเสียแรงดันน้อยที่สุดระหว่างการทำงาน ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจะต้องติดตั้งแผ่นจำนวนมาก หากแรงดันไม่เปลี่ยนแปลง มีความสำคัญอย่างยิ่งจากนั้นเราสามารถจำกัดตัวเองให้มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น และราคาถูกกว่าอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน

จำนวนแผ่นส่งผลต่อการสูญเสียแรงดันอย่างไร มีคำอธิบายที่ค่อนข้างง่ายสำหรับเรื่องนี้ ยิ่งมีจานมากเท่าใด ช่องระหว่างจานก็จะมากขึ้นเท่านั้น มีความต้านทานน้อยกว่าต่อการผ่านของของเหลวในปริมาณหนึ่งดังนั้นการสูญเสียแรงดันจึงไม่มีนัยสำคัญ

เมื่อซื้ออุปกรณ์จะต้องใช้ความระมัดระวังและเปรียบเทียบตัวบ่งชี้การสูญเสียแรงดันกับข้อมูลที่ระบุในแบบสอบถาม มิฉะนั้นผู้ผลิตที่ไร้ยางอายบางรายอาจระบุค่าที่สูงเกินจริงเล็กน้อยและทำให้อุปกรณ์ราคาถูกลงสำหรับผู้ซื้อ แต่โดยปกติแล้ว การสูญเสียสูงความกดดันเป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนาอย่างมาก

• เส้นผ่านศูนย์กลางที่กำหนด

ตัวบ่งชี้นี้บางครั้งเรียกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางการเชื่อมต่อ จะต้องถูกกำหนดโดยใช้สูตร ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ที่ผู้มีโอกาสเป็นลูกค้ากำหนด วิธีการคำนวณจะกำหนดว่าจำเป็นต้องใช้ตัวบ่งชี้ DU หลักเดียวหรือสามารถใช้ขนาดที่สองซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางระบุแตกต่างกันได้ ในกรณีหลังนี้ หากยอมรับส่วนตัดขวางที่เล็กกว่าได้ ก็จะหยุดอยู่ตรงนั้น ดังนั้นตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่มี DN65 จึงมีราคาถูกกว่าอุปกรณ์ที่มี DN100 นี่เป็นเพราะว่ายิ่งหน้าตัดใหญ่ แผ่นก็ยิ่งใหญ่ขึ้น อุปกรณ์ระบายความร้อน.

จำเป็นต้องคำนึงถึง ช่วงเวลาถัดไป: เมื่อหน้าตัดในท่อแคบลง อัตราการไหลของของไหลจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ความดันลดลงอีก หากต้องใช้อุปกรณ์ระบายความร้อนเป็นเวลานาน แผ่นเพลทที่อยู่ติดกับส่วนการไหลอาจถูกทำลายได้

บทสรุป

เพื่อเปรียบเทียบตัวเลือกที่นำเสนอจากโรงงานที่ผลิตเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอย่างมีศักยภาพ เราขอแนะนำให้คุณคำนึงถึงการปฏิบัติตามอุปกรณ์ตามเป้าหมายที่ตั้งไว้เสมอ กล่าวคือ:

• ความหนาของเหล็กและแผ่น: เหล็กเกรด AISI316 ที่มีความหนาอย่างน้อยครึ่งมิลลิเมตรจะดีกว่า
• แรงดันในแผ่นต้องเป็นไปตามลักษณะที่ต้องการ
• ยิ่งค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนเข้าใกล้ 7000 W/m2 2 K มากเท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้น
• ขอบพื้นผิวที่เหมาะสมคือ 10-15%
• พารามิเตอร์การสูญเสียแรงดันขึ้นอยู่กับสภาพการทำงานและถูกกำหนดโดยลูกค้า
• เส้นผ่านศูนย์กลางของการเชื่อมต่อขึ้นอยู่กับงาน แต่คุณต้องจำไว้ว่ายิ่งรีโมตคอนโทรลมีขนาดเล็กลง แรงกดดันก็จะมากขึ้นเท่านั้น และแผ่นเปลือกโลกก็จะสึกหรอเร็วขึ้น

บริษัท Astera หวังว่าบทความนี้จะเป็นประโยชน์สำหรับคุณและคุณจะทำตามคุณลักษณะทั้งหกประการนี้ ทางเลือกที่ถูกต้องอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน

เราคำนวณค่าสัมประสิทธิ์ 1 ที่ด้านไอน้ำร้อนสำหรับกรณีการควบแน่นบนท่อแนวตั้ง n ท่อที่มีความสูง H:


= 2,04
= 2,04
= 6765 วัตต์/(ม2 K), (10)

ที่นี่ `, , , r คือพารามิเตอร์ทางกายภาพของคอนเดนเสทที่อุณหภูมิของฟิล์มคอนเดนเสท t k, H – ความสูงของท่อทำความร้อน, m; t – ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างไอน้ำร้อนและผนังท่อ (ยอมรับภายใน 3...8 0 C)

ค่าฟังก์ชัน А t สำหรับน้ำที่อุณหภูมิควบแน่นของไอน้ำ

อุณหภูมิการควบแน่นของไอน้ำ tk, 0 C

ความถูกต้องของการคำนวณจะตัดสินโดยการเปรียบเทียบค่าที่ได้รับ 1 และค่าที่ จำกัด ซึ่งระบุไว้ในวรรค 1

มาคำนวณค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน α 2 จากผนังท่อถึงน้ำกันดีกว่า

เมื่อต้องการทำเช่นนี้ คุณต้องเลือกสมการความคล้ายคลึงของแบบฟอร์ม

นู = AR ม. พร n (11)

ขึ้นอยู่กับค่าของตัวเลข Re โหมดการไหลของของไหลจะถูกกำหนดและเลือกสมการความคล้ายคลึงกัน

(12)

โดยที่ n คือจำนวนท่อต่อจังหวะ

d int = 0.025 - 20.002 = 0.021 ม. – เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อ

ที่ Re > 10 4 เรามีระบบการเคลื่อนที่ของน้ำที่ปั่นป่วนอย่างมั่นคง แล้ว:

นู = 0.023  ใหม่ 0.8  ราคา 0.43 (13)

หมายเลข Prandtl แสดงลักษณะความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์ทางกายภาพของสารหล่อเย็น:

=
= 3,28. (14)

, , , s - ความหนาแน่น, ความหนืดไดนามิก, การนำความร้อนและความจุความร้อนของน้ำที่ค่าเฉลี่ย

นู = 0.023 26581 0.8  3.28 0.43 = 132.8

หมายเลข Nusselt เป็นลักษณะการถ่ายเทความร้อนและสัมพันธ์กับค่าสัมประสิทธิ์ 2 โดยนิพจน์:

นู๋ =
,  2 = =
= 4130 วัตต์/(ม2 K) (15)

โดยคำนึงถึงค่า 1,  2, ความหนาของผนังท่อ = 0.002 m และค่าการนำความร้อน ` st เรากำหนดค่าสัมประสิทธิ์ K โดยใช้สูตร (2):

=
= 2309 วัตต์/(ม. 2 K)

เราเปรียบเทียบค่าที่ได้รับของ K กับขีดจำกัดของค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่ระบุไว้ในย่อหน้าที่ 1

เรากำหนดพื้นที่ผิวการถ่ายเทความร้อนจากสมการการถ่ายเทความร้อนพื้นฐานโดยใช้สูตร (3):

=
= 29 ตร.ม.

ตามตารางที่ 4 อีกครั้ง ให้เลือกเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนมาตรฐาน:

พื้นที่ผิวแลกเปลี่ยนความร้อน F = 31 m 2

เส้นผ่านศูนย์กลางปลอก D = 400 มม.

เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ d = 25×2 มม.

จำนวนการเคลื่อนไหว z = 2,

จำนวนท่อทั้งหมด N = 100

ความยาว (สูง) ของท่อ H = 4 ม.

พื้นที่สำรอง

(พื้นที่สงวนควรอยู่ภายใน 5...25%)

4. การคำนวณทางกลของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

เมื่อคำนวณความดันภายใน ความหนาของผนังตัวเรือน  k จะถูกตรวจสอบโดยใช้สูตร:

 เค =
+ ค (16)

โดยที่ p – แรงดันไอน้ำ 4·0.098 = 0.39 N/mm 2;

ดีน – เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกปลอกมม.

 = 0.9 ค่าสัมประสิทธิ์กำลังเชื่อม;

 เพิ่มเติม = 87…93 นิวตัน/มม. 2 – ความเค้นที่ยอมรับได้สำหรับเหล็ก

C = 2...8 มม. – เพิ่มขึ้นสำหรับการกัดกร่อน

 เค =
+5 = 6 มม.

เรายอมรับความหนาของผนังปกติที่ 8 มม.

แผ่นท่อทำจากเหล็กแผ่น ความหนาของแผ่นท่อเหล็กอยู่ในช่วง 15...35 มม. มันถูกเลือกขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อบาน d n และระยะพิทช์ของท่อ

ระยะห่างระหว่างแกนของท่อ (ระยะพิทช์ของท่อ) τ ถูกเลือกขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อ d n:

τ = (1.2…1.4) d n แต่ไม่น้อยกว่า τ = d n + 6 มม.

ระยะพิทช์ปกติสำหรับท่อ d n = 25 มม. คือ τ = 32 มม.

 พี =
.

ด้วยระยะห่างที่กำหนด 32 มม. ความหนาของตะแกรงต้องมีอย่างน้อย

 พี =
= 17.1 มม.

ในที่สุดเราก็ยอมรับ  p = 25 มม.

เมื่อคำนวณการเชื่อมต่อหน้าแปลน ขนาดของสลักเกลียวจะถูกระบุ เรายอมรับสลักเกลียวเหล็ก M16 ในการเชื่อมต่อแบบแปลนสำหรับอุปกรณ์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง D นิ้ว = 400...2000 มม.

พิจารณาภาระที่อนุญาตของสลักเกลียว 1 ตัวเมื่อทำการขันให้แน่น:

คิว ข = (ง 1 – ค 1) 2 , (17)

โดยที่ d 1 = 14 มม. – เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของเกลียวโบลต์

ด้วย 1 = 2 มม. – ค่าเผื่อโครงสร้างสำหรับสลักเกลียวที่ทำจากเหล็กกล้าคาร์บอน

 = 90 N/mm 2 – ความเค้นดึงที่ยอมรับได้

คิว ข = (14 – 2) 2  90 = 10174 น.

Kuplenov N.I. ปริญญาเอก Motovitsky S.V. นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา
ตูลา มหาวิทยาลัยของรัฐ

เนื่องจากข้อดีของพวกเขาจึงกำลังเปลี่ยนเครื่องทำน้ำอุ่นแบบแผ่นยุบ (PVN) ระบบภายในประเทศแหล่งจ่ายความร้อนเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อแบบดั้งเดิม โดยให้ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนเริ่มต้นที่สูงกว่าหลายเท่าเมื่อเทียบกับแบบท่อ อย่างไรก็ตาม ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเหล่านี้ "ไว" มากกว่ามากต่ออิทธิพลของการสะสมของตะกรัน ความต้านทานความร้อนซึ่งลดการถ่ายเทความร้อนได้รวดเร็วยิ่งขึ้น

ด้วยปริมาณเกลือที่ก่อตัวเป็นตะกรันและผลิตภัณฑ์ที่มีการกัดกร่อนในน้ำในปริมาณสูง ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับภูมิภาคส่วนใหญ่ของสหพันธรัฐรัสเซีย โหมดการทำงานของปั๊มน้ำจะหยุดชะงักอย่างรวดเร็ว และค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่ลดลงจะได้รับการชดเชยด้วย อุณหภูมิของของเหลวทำความร้อนหรืออัตราการไหลของของเหลวเพิ่มขึ้น ในทางปฏิบัติ สิ่งนี้ไม่สามารถทำได้เสมอไป ดังนั้นในกรณีส่วนใหญ่ การชะล้างจึงเป็นสิ่งจำเป็น

เพื่อชดเชยการลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปของค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน จำเป็นต้องมีการสำรองพื้นผิวการแลกเปลี่ยนความร้อน ∆F

แนวปฏิบัติภายในประเทศในการสั่งสินค้าทางทหารโดยใช้แบบสอบถามนั้นยืมมาจากการปฏิบัติของต่างประเทศโดยไม่คำนึงถึง ประสบการณ์ของตัวเองเหล่านั้น. พื้นที่สำรองของพื้นผิวการถ่ายเทความร้อนขาดหายไปหรือมีจำนวน 2-10% ของพื้นผิวที่สะอาดที่คำนวณได้ F 0 .

จากประสบการณ์ในการใช้งานเครื่องทำน้ำอุ่นความเร็วสูงเป็นที่ทราบกันดีว่าเนื่องจากการบำบัดน้ำประปาป้องกันตะกรันมีคุณภาพไม่ดีค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนจึงลดลงค่อนข้างเร็ว ดังนั้นตามข้อมูลคุณภาพน้ำโดยเฉลี่ยในสถานีทำความร้อนกลางของมอสโกจะลดลง 45-50% ในช่วง 4 เดือนของการดำเนินงาน จากนี้ไปที่อุณหภูมิเริ่มต้นคงที่ของสารหล่อเย็น อุณหภูมิน้ำร้อนที่ต้องการสามารถมั่นใจได้โดยมีระยะขอบ 100% เท่านั้น เมื่อเทียบกับค่าที่คำนวณได้ของพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อน

การสำรอง ∆F ที่ไม่เพียงพอจะส่งผลให้ระยะเวลาการชะล้างสั้นลง และจำเป็นต้องล้างเครื่องทำน้ำอุ่นบ่อยครั้ง ค่าที่ประเมินไว้สูงเกินไปของ ∆F จะลดจำนวนการชะล้าง แต่ในขณะเดียวกัน ต้นทุนเริ่มต้นของการบำบัดน้ำก็จะเพิ่มขึ้น

เป็นที่ทราบกันดีว่าต้นทุนของเครื่องทำน้ำอุ่นแบบจานถือเป็นส่วนแบ่งหลักของต้นทุนอุปกรณ์ จุดทำความร้อนขณะเดียวกันก็เป็นต้นทุนของ การซักด้วยสารเคมีตามที่ประสบการณ์แสดงให้เห็นก็มีความสำคัญเช่นกัน ดังนั้นจึงมีความสมเหตุสมผลทางเศรษฐกิจในการกำหนดพื้นผิวการแลกเปลี่ยนความร้อนโดยคำนึงถึงความเข้มข้นที่แท้จริงของการก่อตัวของตะกรันและความจำเป็นในการซักเป็นประจำ

พื้นฐานของวิธีการสำหรับการพิจารณานี้คือเพื่อให้แน่ใจว่าต้นทุนขั้นต่ำประจำปีของค่าเสื่อมราคาของพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนสำรอง ∆F และต้นทุนของการล้างเครื่องทำน้ำอุ่นเป็นประจำ เงื่อนไขนี้เป็นไปตามความเท่าเทียมกันของต้นทุน

โดยที่ค่าสัมประสิทธิ์การเสื่อมราคาของอุปกรณ์ทางทหารคือ %/100 , - ราคาพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อน 1 m 2 และค่าซักล้าง rub./m 2; - พื้นผิวการแลกเปลี่ยนความร้อนที่คำนวณได้ในกรณีที่ไม่มีขนาด m2 , - ระยะเวลาของช่วงการชะล้างระหว่างกันและการทำงานประจำปีของปั๊ม, วัน

ที่อุณหภูมิเริ่มต้นและอัตราการไหลของสารหล่อเย็นที่กำหนด ค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพการทำน้ำร้อนที่ต้องการพร้อมกับค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่ลดลงจากระดับที่เกิดขึ้นจะถูกรับประกันโดยการปฏิบัติตามเงื่อนไข

(2)

ที่ไหน , - ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนในกรณีที่ไม่มีขนาดและเมื่อมันปรากฏขึ้น

ความต้านทานความร้อนต่อการถ่ายเทความร้อน

(3)

โดยที่ คือความต้านทานความร้อนของการถ่ายเทความร้อนกับพื้นผิวที่สะอาดและความต้านทานความร้อนของชั้นสเกล

หลังจากแทน (3) ลงในสมการ (2) เราก็จะได้

(5)

เราได้การแทน (5) ลงในสมการ (1a)

ความเข้มของการเกิดตะกรันถูกกำหนดโดยคุณภาพน้ำ อุณหภูมิ และสภาพการทำงานของระบบไฮดรอลิกของปั๊มน้ำ เมื่อสิ้นสุดช่วงอินเตอร์ฟลัชชิ่ง ความต้านทานของชั้นสเกลจะมีความหนาตามค่าที่ยอมรับ แบบจำลองทางคณิตศาสตร์สามารถคำนวณได้โดยใช้สมการ:

ที่ไหน , - อัตราการเกิดขนาดและการชะล้าง - ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนของขนาด

ตามข้อมูลวรรณกรรมและการศึกษาที่เสร็จสมบูรณ์

โดยที่ เป็นค่าคงที่เชิงทดลอง คือความเข้มข้นของเกลือที่ทำให้เกิดตะกรันในน้ำ กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร 3 ; - ความเค้นเฉือนบนพื้นผิวสเกล Pa; - อุณหภูมิของน้ำ °С

สะดวกในการแสดงความต้านทานความร้อนในรูปแบบ

โดยที่อัตราส่วนของความเร็วของ "ความเย็น" ที่ให้ความร้อนและสารหล่อเย็นที่ให้ความร้อนอยู่ที่ไหน - ความเร็วของน้ำหล่อเย็นเย็น - ชุดของปริมาณที่แสดงคุณลักษณะทางอุณหฟิสิกส์ของสารหล่อเย็นและ คุณสมบัติการออกแบบแผ่นพีวีเอ็น; - ต้านทานความร้อนของผนังแผ่น

สมการ (6) หลังจากแทนที่ (7) และ (10) เข้าไปแล้ว ในส่วนด้านขวาและด้านซ้ายจะมีปริมาณที่ไม่รู้จักหนึ่งค่า - ระยะเวลาของช่วงการชะล้างระหว่างกัน - และอนุญาตให้กำหนดค่าที่เหมาะสมตามข้อมูลเริ่มต้น .

ปัจจัยทางเศรษฐกิจหลักที่กำหนดมูลค่าคือต้นทุนพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อน 1 m 2 และค่าซักถู/m 2

รูปที่ 1 แสดงผลการคำนวณระยะเวลาที่เป็นไปได้เชิงเศรษฐกิจของช่วงการชะล้างระหว่างกันที่ความเร็วน้ำหล่อเย็นที่ให้ความร้อน ω x = 0.4 ม./วินาที ขึ้นอยู่กับค่าที่กำหนด

รูปที่ 1 การขึ้นอยู่กับค่าสัมพัทธ์ที่เป็นไปได้เชิงเศรษฐกิจของปริมาณสำรองพื้นผิวการแลกเปลี่ยนความร้อน ∆F/F 0 และระยะเวลาของช่วงการชะล้างระหว่างกัน τ mpr ของเครื่องทำน้ำอุ่นแบบเพลทสำหรับการจ่ายน้ำร้อน

บันทึก:

1) ทำการคำนวณที่ ω x = 0.4 ม./วินาที สำหรับเพลตประเภท M10-BFG

2) ข้อมูลเริ่มต้น:

C=0.00357 กก./ลบ.ม.; ม. =0.19; แลมบ์ = 1.05 วัตต์/(ม·°С); =12.7·10 -10 ; ก=13374.

ด้วยการเพิ่มขึ้นของต้นทุนเฉพาะในการล้างพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อน ระยะเวลาการชะล้างระหว่างกันที่เป็นไปได้เชิงเศรษฐกิจจะเพิ่มขึ้น และการพึ่งพาที่กำหนดทำให้สามารถได้รับการประมาณเชิงปริมาณของระยะเวลาของช่วงเวลานี้

ในทางกลับกัน เมื่อใด. ค่าใช้จ่ายที่สูงเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนซึ่งเกิดขึ้นเมื่อพื้นที่ของแผ่นเดียวลดลงค่าของปริมาณสำรองที่เป็นไปได้ทางเศรษฐกิจของพื้นผิวการแลกเปลี่ยนความร้อนจะลดลง ค่าเฉพาะของปัจจัยกำหนดและค่าที่ขึ้นอยู่กับปัจจัยเหล่านั้นจะแสดงขึ้น กราฟ จากข้อมูลเหล่านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อให้แน่ใจว่าระบบการจ่ายน้ำร้อนมีอุณหภูมิที่ต้องการ แม้ว่าน้ำประปาจะมีความกระด้างปานกลางและการชะล้างรายเดือนก็ตาม พื้นที่สำรองของพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนจะต้องมีอย่างน้อย 60% เมื่อเทียบกับ ค่าในโหมดการทำงานที่ไม่มีขนาด

โปรดทราบว่าการเพิ่มขึ้นของความต้านทานไฮดรอลิกของ PVN ที่มาพร้อมกับการก่อตัวของขนาดนั้นไม่มีนัยสำคัญในระยะเวลาที่เป็นไปได้ทางเศรษฐกิจของช่วงการชะล้างระหว่างกัน เนื่องจากโดยเฉลี่ยแล้ว พื้นที่การไหลของช่องระหว่างแผ่นระหว่างกันจะลดลง 4-8% .

วรรณกรรม

1. Zhadnov O.V. - แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน- เรื่องละเอียดอ่อน"//"ข่าวการจัดหาความร้อน" -2005.,-N 3.-p.39-53

2. เชอร์นิเชฟ ดี.วี. วิทยานิพนธ์ "การทำนายการเกิดตะกรันในเครื่องทำน้ำอุ่นแบบจานเพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือในการทำงาน" ปริญญาเอก 05.23.03 - ตูลา, 2545 - 199 น.

3. Bazhan P.I., Kanevets G.E., Seliverstov V.M. คู่มือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน -ม.: วิศวกรรมเครื่องกล, 2532.

4. Chistyakov N.N. เป็นต้น การปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบจ่ายน้ำร้อน ม., สตรอยอิซดาต, 1988.