Penukar panas industri berfungsi sebagai sistem sirkulasi pabrik manufaktur dan desain mereka secara langsung mempengaruhi efisiensi operasi.dikenal karena kinerja termalnya yang unggulArtikel ini mengkaji metode perhitungan dasar untuk desain penukar panas pelat, didukung oleh contoh praktis.
1. Perhitungan beban termal: Yayasan
Penentuan beban termal yang akurat merupakan landasan desain penukar panas.
Qpanas=?panas× Cppanas× (Tmasuk, panas- Tkeluar, panas) = Qdingin=?dingin× Cpdingin× (TKeluar, dingin.- Tmasuk, dingin)
Di mana:
- Q = beban termal (kW)
- ṁ = arus massa (kg/jam)
- Cp = Kapasitas panas spesifik (kJ/kg°C)
- T = Suhu (°C)
Laju aliran massa dapat diperoleh dari laju aliran volumetrik dan kepadatan cairan:
ṁ = W × ρ
2Perbedaan Logaritma Rata-rata Suhu: Kekuatan Penggerak
Perbedaan Suhu Rata-rata Logaritma (LMTD) mengukur gradien suhu rata-rata yang mendorong transfer panas:
ΔTAku= (ΔT1- ΔT2) / ln(ΔT1/ ΔT2)
Dimana ΔT1dan ΔT2mewakili perbedaan suhu di setiap ujung penukar.Nilai LMTD yang lebih tinggi menunjukkan potensi transfer panas yang lebih kuat tetapi membutuhkan pertimbangan yang cermat terhadap sifat fluida dan batasan penurunan tekanan.
3Area Transfer Panas: Menentukan Ukuran Peralatan
Luas permukaan transfer panas yang diperlukan dihitung dengan menggunakan:
Q = A × U × ΔTAku
Koefisien perpindahan panas secara keseluruhan (U) menggabungkan beberapa faktor termasuk bahan pelat, ketahanan kebocoran, dan sifat cairan.000 W/m2K untuk aplikasi air-air.
4Aplikasi praktis: Pertukaran panas air ke air
Kondisi operasi:
Air panas: 25°C → 15°C pada 150 m3/h
Air dingin: 7°C → 12°C (tingkat aliran harus ditentukan)
Proses perhitungan:
1. Keseimbangan termal:
Q = 1,744 kW → Aliran air dingin = 300 m3/h
2. Perhitungan LMTD:
ΔT1= 13°C, ΔT2= 8°C → ΔTAku= 10,3°C
3Luas permukaan:
Dengan asumsi U = 5.000 W/m2K → A = 33,9 m2
4Jumlah piring:
Menggunakan 0,5 m2 piring → 68 piring diperlukan
5Pertimbangan penurunan tekanan
Penurunan tekanan yang berlebihan meningkatkan biaya pompa dan dapat mengurangi aliran.
- Meningkatkan jumlah saluran aliran
- Memilih plat dengan celah yang lebih besar
- Mengoptimalkan pola corrugasi
Alat desain modern membantu menyeimbangkan kinerja termal terhadap kendala penurunan tekanan, dengan rentang yang dapat diterima antara 0,5-1,5 bar per pass.
6. Alat Desain Digital
Platform desain kontemporer memungkinkan simulasi kinerja cepat melalui input parametrik.
- Perhitungan termal otomatis
- Analisis skenario komparatif
- Visualisasi pola aliran
Kesimpulan
Desain penukar panas pelat yang efektif membutuhkan evaluasi sistematis persyaratan termal, kendala fisik, dan parameter operasi.Metodologi perhitungan yang disajikan memungkinkan insinyur untuk mengoptimalkan efisiensi transfer panas sambil mempertahankan batas operasional praktisKarena proses industri menuntut efisiensi energi yang lebih besar, desain penukar panas yang tepat menjadi semakin penting untuk operasi manufaktur yang berkelanjutan.
Pesan Anda harus antara 20-3.000 karakter!
