Máy trao đổi nhiệt công nghiệp phục vụ như hệ thống tuần hoàn của các nhà máy sản xuất và thiết kế của chúng trực tiếp ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động.được biết đến với hiệu suất nhiệt vượt trộiBài viết này xem xét các phương pháp tính toán cơ bản cho thiết kế trao đổi nhiệt tấm, được hỗ trợ bởi các ví dụ thực tế.
Xác định tải nhiệt chính xác tạo thành nền tảng của thiết kế trao đổi nhiệt. tải nhiệt đại diện cho nhiệt được chuyển giữa các chất lỏng trong quá trình trao đổi, được tính như sau:
Ở đâu:
Tốc độ lưu lượng khối lượng có thể được rút ra từ tốc độ lưu lượng thể tích và mật độ chất lỏng:
Sự khác biệt nhiệt độ trung bình logarithmic (LMTD) định lượng gradient nhiệt độ trung bình thúc đẩy chuyển nhiệt:
Nơi ΔT1và ΔT2đại diện cho sự khác biệt nhiệt độ ở mỗi đầu của bộ trao đổi.Giá trị LMTD cao hơn cho thấy tiềm năng truyền nhiệt mạnh hơn nhưng đòi hỏi phải xem xét cẩn thận các tính chất chất lỏng và giới hạn giảm áp suất.
Vùng bề mặt chuyển nhiệt cần thiết được tính bằng cách sử dụng:
Tỷ lệ chuyển nhiệt tổng thể (U) kết hợp nhiều yếu tố bao gồm vật liệu tấm, khả năng chống bẩn và tính chất của chất lỏng.000 W/m2K cho các ứng dụng nước-nước.
Nước nóng: 25°C → 15°C ở 150 m3/h
Nước lạnh: 7°C → 12°C (tỷ lệ dòng chảy phải được xác định)
1- Thêm nhiệt:
Q = 1.744 kW → Dòng chảy nước lạnh = 300 m3/h
2. Tính toán LMTD:
ΔT1= 13°C, ΔT2= 8°C → ΔTTôi.= 10,3°C
3Vùng bề mặt:
Giả sử U = 5.000 W/m2K → A = 33,9 m2
4Số lượng đĩa:
Sử dụng tấm 0,5 m2 → 68 tấm cần thiết
Giảm áp suất quá mức làm tăng chi phí bơm và có thể làm giảm dòng chảy.
Các công cụ thiết kế hiện đại giúp cân bằng hiệu suất nhiệt chống lại các hạn chế giảm áp suất, với phạm vi chấp nhận được điển hình từ 0,5-1,5 bar mỗi lần vượt qua.
Các nền tảng thiết kế hiện đại cho phép mô phỏng hiệu suất nhanh chóng thông qua đầu vào tham số.
Thiết kế trao đổi nhiệt tấm hiệu quả đòi hỏi phải đánh giá có hệ thống các yêu cầu nhiệt, hạn chế vật lý và thông số hoạt động.Phương pháp tính toán được trình bày cho phép các kỹ sư tối ưu hóa hiệu quả truyền nhiệt trong khi duy trì giới hạn hoạt động thực tếKhi các quy trình công nghiệp đòi hỏi hiệu quả năng lượng cao hơn, thiết kế trao đổi nhiệt chính xác trở nên ngày càng quan trọng cho các hoạt động sản xuất bền vững.
Máy trao đổi nhiệt công nghiệp phục vụ như hệ thống tuần hoàn của các nhà máy sản xuất và thiết kế của chúng trực tiếp ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động.được biết đến với hiệu suất nhiệt vượt trộiBài viết này xem xét các phương pháp tính toán cơ bản cho thiết kế trao đổi nhiệt tấm, được hỗ trợ bởi các ví dụ thực tế.
Xác định tải nhiệt chính xác tạo thành nền tảng của thiết kế trao đổi nhiệt. tải nhiệt đại diện cho nhiệt được chuyển giữa các chất lỏng trong quá trình trao đổi, được tính như sau:
Ở đâu:
Tốc độ lưu lượng khối lượng có thể được rút ra từ tốc độ lưu lượng thể tích và mật độ chất lỏng:
Sự khác biệt nhiệt độ trung bình logarithmic (LMTD) định lượng gradient nhiệt độ trung bình thúc đẩy chuyển nhiệt:
Nơi ΔT1và ΔT2đại diện cho sự khác biệt nhiệt độ ở mỗi đầu của bộ trao đổi.Giá trị LMTD cao hơn cho thấy tiềm năng truyền nhiệt mạnh hơn nhưng đòi hỏi phải xem xét cẩn thận các tính chất chất lỏng và giới hạn giảm áp suất.
Vùng bề mặt chuyển nhiệt cần thiết được tính bằng cách sử dụng:
Tỷ lệ chuyển nhiệt tổng thể (U) kết hợp nhiều yếu tố bao gồm vật liệu tấm, khả năng chống bẩn và tính chất của chất lỏng.000 W/m2K cho các ứng dụng nước-nước.
Nước nóng: 25°C → 15°C ở 150 m3/h
Nước lạnh: 7°C → 12°C (tỷ lệ dòng chảy phải được xác định)
1- Thêm nhiệt:
Q = 1.744 kW → Dòng chảy nước lạnh = 300 m3/h
2. Tính toán LMTD:
ΔT1= 13°C, ΔT2= 8°C → ΔTTôi.= 10,3°C
3Vùng bề mặt:
Giả sử U = 5.000 W/m2K → A = 33,9 m2
4Số lượng đĩa:
Sử dụng tấm 0,5 m2 → 68 tấm cần thiết
Giảm áp suất quá mức làm tăng chi phí bơm và có thể làm giảm dòng chảy.
Các công cụ thiết kế hiện đại giúp cân bằng hiệu suất nhiệt chống lại các hạn chế giảm áp suất, với phạm vi chấp nhận được điển hình từ 0,5-1,5 bar mỗi lần vượt qua.
Các nền tảng thiết kế hiện đại cho phép mô phỏng hiệu suất nhanh chóng thông qua đầu vào tham số.
Thiết kế trao đổi nhiệt tấm hiệu quả đòi hỏi phải đánh giá có hệ thống các yêu cầu nhiệt, hạn chế vật lý và thông số hoạt động.Phương pháp tính toán được trình bày cho phép các kỹ sư tối ưu hóa hiệu quả truyền nhiệt trong khi duy trì giới hạn hoạt động thực tếKhi các quy trình công nghiệp đòi hỏi hiệu quả năng lượng cao hơn, thiết kế trao đổi nhiệt chính xác trở nên ngày càng quan trọng cho các hoạt động sản xuất bền vững.
