Konsep asas pemindahan haba untuk mengira penukar haba

Pengiraan penukar haba pada masa ini tidak lebih dari lima minit. Mana-mana organisasi yang membuat dan menjual peralatan tersebut, sebagai peraturan, menyediakan setiap orang program pilihannya sendiri. Anda boleh memuat turunnya secara percuma dari laman web syarikat, atau juruteknik mereka akan datang ke pejabat anda dan memasangnya secara percuma. Namun, seberapa benar hasil perhitungan tersebut, adakah mungkin mempercayainya dan adakah pengeluarnya tidak licik ketika bertanding dalam tender dengan pesaingnya? Memeriksa kalkulator elektronik memerlukan pengetahuan atau sekurang-kurangnya pemahaman tentang metodologi pengiraan untuk penukar haba moden. Mari cuba mengetahui perinciannya.

Apa itu penukar haba

Sebelum mengira penukar haba, mari kita ingat, jenis peranti apa? Alat pertukaran haba dan jisim (aka penukar haba, atau penukar haba, atau TOA) adalah alat untuk memindahkan haba dari satu pembawa haba ke alat pembawa haba yang lain. Dalam proses perubahan suhu penyejuk, ketumpatannya dan, dengan itu, penunjuk jisim bahan juga berubah. Itulah sebabnya proses tersebut dipanggil pemindahan haba dan jisim.

Menu utama

Helo! Penukar haba adalah alat di mana pertukaran haba dilakukan antara dua atau lebih pembawa haba atau antara pembawa haba dan pepejal (muncung, dinding). Peranan penyejuk juga dapat dimainkan oleh persekitaran di sekitar radas. Mengikut tujuan dan reka bentuk mereka, penukar haba boleh sangat berbeza, mulai dari radiator yang paling sederhana hingga yang paling maju (unit dandang). Menurut prinsip operasi, penukar haba dibahagikan kepada pemulihan, pencernaan dan pencampuran.

Peranti pemulihan dipanggil peranti di mana pembawa haba panas dan sejuk mengalir serentak, dipisahkan oleh dinding yang kukuh. Peranti ini merangkumi pemanas, unit dandang, pemeluwap, penyejat, dll.

Alat di mana permukaan pemanasan yang sama dicuci secara bergantian oleh cecair panas dan sejuk disebut regeneratif. Dalam kes ini, haba yang terkumpul oleh dinding alat semasa interaksi mereka dengan cecair panas dikeluarkan ke cecair sejuk. Contoh alat regeneratif adalah pemanas udara dari tungku terbuka dan tungku letupan, tungku pemanasan, dan lain-lain. Dalam regenerator, pertukaran haba selalu berlaku dalam keadaan tidak pegun, sementara alat pemulihan kebanyakannya beroperasi dalam mod pegun.

Peranti pemulihan dan regeneratif juga disebut permukaan, kerana proses pemindahan haba di dalamnya tidak dapat tidak dikaitkan dengan permukaan pepejal.

Pengadun adalah alat di mana pemindahan haba dilakukan dengan pencampuran langsung cecair panas dan sejuk.

Pergerakan bersama pembawa haba dalam penukar haba boleh berbeza (Rajah 1.).

Bergantung pada ini, perbezaan dibuat antara peranti dengan aliran langsung, aliran balik, aliran silang dan dengan arah pergerakan pembawa haba yang kompleks (arus campuran). Sekiranya penyejuk mengalir secara selari dalam satu arah, maka corak pergerakan seperti itu disebut aliran ke hadapan (Rajah 1.). Dengan aliran balik, penyejuk bergerak secara selari, tetapi satu sama lain. Sekiranya arah pergerakan cecair bersilang, maka corak pergerakan disebut aliran silang. Sebagai tambahan kepada skema yang dinamakan, skema yang lebih kompleks juga digunakan dalam praktik: aliran maju dan aliran balik serentak, arus silang berganda, dll.

Bergantung pada tujuan teknologi dan ciri reka bentuk, penukar haba dibahagikan kepada pemanas air, pemeluwap, unit dandang, penyejat, dan lain-lain. Tetapi perkara biasa ialah semuanya berfungsi untuk memindahkan haba dari satu pembawa haba ke yang lain, oleh itu, peruntukan asas pengiraan terma adalah sama bagi mereka ... Perbezaannya hanya boleh menjadi tujuan akhir penyelesaian. Semasa merancang penukar haba baru, tugas pengiraan adalah menentukan permukaan pemanasan; dalam pengiraan terma pengubah penukar haba yang ada, diperlukan untuk mencari jumlah haba yang dipindahkan dan suhu akhir cecair kerja.

Pengiraan haba dalam kedua kes tersebut berdasarkan persamaan keseimbangan haba dan persamaan pemindahan haba.

Persamaan keseimbangan haba penukar haba mempunyai bentuk:

di mana M ialah kadar aliran jisim penyejuk, kg / s; cpm - kapasiti haba isobatik jisim khas penyejuk, J / (kg * ° С).

Selanjutnya, subskrip "1" menunjukkan nilai yang berkaitan dengan cecair panas (pembawa haba primer), dan subskrip "2" - untuk cecair sejuk (pembawa haba sekunder); garis sesuai dengan suhu cecair di saluran masuk ke radas, dan dua garis - di saluran keluar.

Semasa mengira penukar haba, konsep jumlah kapasiti haba kadar aliran jisim pembawa haba (setara air) sering digunakan, sama dengan C = Mav W / ° C. Dari ungkapan (1) mengikuti bahawa

iaitu, nisbah perubahan suhu cecair pemindahan haba fasa tunggal berbanding terbalik dengan nisbah jumlah kapasiti haba penggunaan mereka (setara air).

Persamaan pemindahan haba ditulis seperti berikut: Q = k * F * (t1 - t2), di mana t1, t2 adalah suhu pembawa haba primer dan sekunder; F adalah luas permukaan pemindahan haba.

Semasa pertukaran haba, dalam kebanyakan kes, suhu kedua-dua pembawa haba berubah dan, oleh itu, kepala suhu Δt = t1 - t2 berubah. Pekali pemindahan haba di atas permukaan pertukaran haba juga akan mempunyai nilai berubah, oleh itu, nilai purata perbezaan suhu Δtav dan pekali pemindahan haba kcp harus diganti menjadi persamaan pemindahan haba, iaitu

Q = kсp * F * Δtcp (3)

Kawasan pertukaran haba F dikira dengan formula (3), sementara prestasi terma Q ditentukan. Untuk menyelesaikan masalah tersebut, adalah perlu untuk mengira pekali pemindahan haba yang rata-rata di seluruh permukaan kсp dan kepala suhu Δtav.

Semasa mengira perbezaan suhu purata, perlu mengambil kira sifat perubahan suhu pembawa haba di sepanjang permukaan pertukaran haba. Dari teori kekonduksian terma diketahui bahawa dalam plat atau batang silinder dengan adanya perbezaan suhu di hujungnya (permukaan sisi dilindungi), taburan suhu sepanjang panjang adalah linear. Sekiranya pertukaran haba berlaku di permukaan lateral atau sistem mempunyai sumber haba dalaman, maka taburan suhu adalah curvilinear. Dengan pengagihan sumber haba yang seragam, perubahan suhu sepanjang masa akan menjadi parabola.

Oleh itu, dalam penukar haba, sifat perubahan suhu pembawa haba berbeza dari yang linear dan ditentukan oleh jumlah kapasiti haba C1 dan C2 dari kadar aliran jisim pembawa haba dan arah pergerakan bersama mereka (Gamb. 2).

Dari grafik dapat dilihat bahawa perubahan suhu di sepanjang permukaan F tidak sama. Sesuai dengan persamaan (2), semakin besar perubahan suhu bagi pembawa haba dengan kapasiti haba laju aliran jisim yang lebih rendah. Sekiranya penyejuk adalah sama, misalnya, dalam penukar haba air ke air, sifat perubahan suhu penyejuk akan sepenuhnya ditentukan oleh kadar alirannya, dan pada kadar aliran yang lebih rendah, suhu perubahan akan menjadi besar.Dengan aliran cocurrent, suhu akhir t "2 dari medium yang dipanaskan selalu kurang dari suhu t" 1 medium pemanasan di outlet radas, dan dengan aliran balik, suhu akhir t "2 mungkin lebih tinggi daripada suhu t "1 (lihat untuk membalikkan casing apabila C1> C2). Akibatnya, pada suhu awal yang sama, medium yang akan dipanaskan dengan arus kontra dapat dipanaskan ke suhu yang lebih tinggi daripada dengan aliran arus.

Dengan aliran cocurrent, kepala suhu di sepanjang permukaan pemanasan berubah ke tahap yang lebih besar daripada aliran balik. Pada masa yang sama, nilai rata-rata dalam kes terakhir lebih besar, akibatnya permukaan pemanasan radas dengan aliran balik akan lebih kecil. Oleh itu, dalam keadaan yang sama, dalam kes ini, lebih banyak haba akan dipindahkan. Berdasarkan ini, keutamaan harus diberikan kepada peranti dengan aliran balik.

Hasil daripada kajian analitik penukar haba yang beroperasi mengikut skema aliran langsung, didapati bahawa kepala suhu di sepanjang permukaan pertukaran haba berubah secara eksponensial, sehingga kepala suhu rata-rata dapat dikira dengan formula:

di mana Δtb adalah perbezaan suhu yang besar antara pembawa haba panas dan sejuk (dari satu hujung penukar haba); Δtm - perbezaan suhu yang lebih kecil (dari hujung penukar haba yang lain).

Dengan aliran ke hadapan, Δtb = t'1 - t'2 dan Δtm = t "1 - t" 2 (Rajah 2.). Formula ini juga berlaku untuk aliran balik dengan satu-satunya perbezaan yang berlaku untuk C1 C2 Δtb = t" 1 - t'2 dan Δtm = t'1 - t "2.

Perbezaan suhu purata antara dua media, dikira dengan formula (4), disebut logaritmik min. kepala suhu. Bentuk ungkapan ini disebabkan oleh sifat perubahan suhu di sepanjang permukaan pemanasan (ketergantungan curvilinear). Sekiranya kebergantungan itu linier, maka suhu kepala harus ditentukan sebagai min aritmetik (Gbr. 3.). Nilai kepala min aritmetik Δtа.av selalu lebih besar daripada purata logaritmik Δtl.av. Walau bagaimanapun, dalam kes di mana kepala suhu sepanjang panjang penukar panas berubah secara tidak signifikan, iaitu, keadaan Δtb / Δtm <2 dipenuhi, perbezaan suhu purata dapat dikira sebagai min aritmetik:

Rata-rata perbezaan suhu untuk peranti dengan arus silang dan campuran dibezakan oleh kerumitan pengiraan, oleh itu, untuk sebilangan skema yang paling biasa, hasil penyelesaian biasanya diberikan dalam bentuk grafik. Isp. Sastera: 1) Asas-asas kejuruteraan tenaga haba, A.M. Litvin, Gosenergoizdat, 1958.2) Teplotekhnika, Bondarev V.A., Protskiy A.E., Grinkevich R.N. Minsk, ed. 2nd, "Higher school", 1976. 3) Kejuruteraan haba, ed. 2, di bawah pengeditan umum. DI Sushkina, Moscow "Metalurgi", 1973.

Jenis pemindahan haba

Sekarang mari kita bincangkan jenis pemindahan haba - hanya ada tiga daripadanya. Sinaran - pemindahan haba melalui sinaran. Sebagai contoh, anda boleh memikirkan berjemur di pantai pada hari musim panas yang hangat. Dan penukar haba seperti itu boleh didapati di pasaran (pemanas udara lampu). Namun, paling kerap untuk memanaskan tempat tinggal, bilik di sebuah apartmen, kami membeli minyak atau radiator elektrik. Ini adalah contoh jenis pemindahan haba - perolakan yang lain. Konveksi boleh menjadi semula jadi, dipaksa (penutup ekzos, dan ada pemulihan dalam kotak) atau disebabkan secara mekanikal (misalnya dengan kipas) Jenis yang terakhir jauh lebih cekap.

Walau bagaimanapun, kaedah yang paling berkesan untuk memindahkan haba adalah kekonduksian terma, atau, seperti yang disebut juga, konduksi (dari konduksi Inggeris - "konduksi"). Mana-mana jurutera yang akan melakukan pengiraan terma penukar haba, pertama sekali, berfikir tentang memilih peralatan yang cekap dalam dimensi sekecil mungkin. Dan ini dicapai tepat kerana kekonduksian terma. Contohnya ialah TOA paling cekap hari ini - penukar haba plat. TOA Plat, menurut definisi, adalah penukar haba yang memindahkan haba dari satu penyejuk ke penyejuk lain melalui dinding yang memisahkannya. Kawasan hubungan maksimum yang mungkin antara dua media, bersama dengan bahan yang dipilih dengan betul, profil plat dan ketebalannya, membolehkan anda meminimumkan ukuran peralatan yang dipilih sambil mengekalkan ciri teknikal asli yang diperlukan dalam proses teknologi.

Jenis penukar haba

Sebelum mengira penukar haba, mereka ditentukan mengikut jenisnya. Semua TOA boleh dibahagikan kepada dua kumpulan besar: penukar haba pemulihan dan regeneratif. Perbezaan utama antara mereka adalah seperti berikut: dalam TOA pemulihan, pertukaran haba berlaku melalui dinding yang memisahkan dua penyejuk, dan dalam TOA regeneratif, kedua media tersebut bersentuhan langsung antara satu sama lain, sering mencampurkan dan memerlukan pemisahan berikutnya dalam pemisah khas. Penukar haba regeneratif dibahagikan kepada pencampur dan penukar haba dengan pembungkusan (pegun, jatuh atau pertengahan). Secara kasar, baldi air panas yang terdedah kepada fros atau segelas teh panas yang diletakkan di dalam peti sejuk untuk menyejukkan (jangan sekali-kali berbuat demikian!) Adalah contoh pencampuran TOA. Dan dengan menuangkan teh ke dalam piring dan menyejukkannya dengan cara ini, kita mendapat contoh penukar haba regeneratif dengan muncung (periuk dalam contoh ini memainkan peranan sebagai muncung), yang pertama kali menghubungi udara sekitar dan mengambil suhunya , dan kemudian mengambil sedikit panas dari teh panas yang dituangkan ke dalamnya., berusaha membawa kedua media ke dalam keseimbangan terma. Walau bagaimanapun, seperti yang telah kita ketahui sebelumnya, adalah lebih efisien menggunakan kekonduksian terma untuk memindahkan haba dari satu medium ke medium yang lain, oleh itu, TOA yang lebih berguna dari segi pemindahan haba (dan digunakan secara meluas) hari ini, tentu saja, pemulihan.

Penentuan jumlah haba

Persamaan pemindahan haba yang digunakan untuk unit masa dan proses keadaan tetap adalah seperti berikut:

Q = KFtcp (W)

Dalam persamaan ini:

• K adalah nilai pekali pemindahan haba (dinyatakan dalam W / (m2 / K));
• tav - perbezaan purata dalam penunjuk suhu antara pembawa haba yang berbeza (nilainya dapat diberikan baik dalam darjah Celsius (0С) dan di kelvin (K));
• F adalah nilai luas permukaan di mana pemindahan haba berlaku (nilai diberikan dalam m2).

Persamaan ini membolehkan anda menerangkan proses di mana haba dipindahkan antara pembawa haba (dari panas ke sejuk). Persamaannya mengambil kira:

• pemindahan haba dari penyejuk (panas) ke dinding;
• parameter kekonduksian terma dinding;
• pemindahan haba dari dinding ke penyejuk (sejuk).

Pengiraan terma dan struktur

Sebarang pengiraan penukar haba pemulihan boleh dibuat berdasarkan hasil pengiraan haba, hidraulik dan kekuatan. Ini adalah asas, wajib dalam reka bentuk peralatan baru dan menjadi asas kaedah pengiraan untuk model berikutnya dari garis jenis alat yang sama. Tugas utama pengiraan terma TOA adalah untuk menentukan kawasan permukaan pertukaran panas yang diperlukan untuk operasi penukar haba yang stabil dan mengekalkan parameter media yang diperlukan di outlet. Selalunya, dalam pengiraan tersebut, jurutera diberi nilai sewenang-wenangnya mengenai ciri-ciri jisim dan ukuran peralatan masa depan (bahan, diameter paip, ukuran plat, geometri balok, jenis dan bahan finning, dll.), Oleh itu, setelah termal, pengiraan konstruktif penukar haba biasanya dilakukan. Memang, jika pada tahap pertama jurutera mengira luas permukaan yang diperlukan untuk diameter paip tertentu, misalnya 60 mm, dan panjang penukar haba ternyata kira-kira enam puluh meter, maka lebih logik untuk menganggap peralihan ke penukar haba multi-laluan, atau ke jenis shell-and-tube, atau untuk meningkatkan diameter tiub.

Mekanisme pemindahan haba dalam pengiraan penukar haba

Tiga jenis pemindahan haba utama adalah perolakan, konduksi haba dan sinaran.

Dalam proses pertukaran haba yang berjalan sesuai dengan prinsip mekanisme pengaliran haba, tenaga panas dipindahkan dalam bentuk pemindahan tenaga getaran atom dan molekul elastik. Pemindahan tenaga ini antara atom yang berlainan adalah ke arah penurunan.

Pengiraan ciri-ciri pemindahan tenaga termal mengikut prinsip kekonduksian terma dilakukan mengikut undang-undang Fourier

Data mengenai luas permukaan, kekonduksian terma, kecerunan suhu, tempoh aliran digunakan untuk mengira jumlah tenaga haba.Konsep kecerunan suhu ditakrifkan sebagai perubahan suhu ke arah pemindahan haba oleh satu atau satuan panjang unit.

Kekonduksian terma adalah kadar proses pertukaran haba, iaitu jumlah tenaga haba yang melewati mana-mana unit permukaan per unit masa.

Seperti yang anda ketahui, logam dicirikan oleh pekali kekonduksian terma tertinggi berbanding bahan lain, yang mesti diambil kira dalam pengiraan proses pertukaran haba. Bagi cecair, mereka, secara umum, mempunyai pekali kekonduksian terma yang lebih rendah dibandingkan dengan badan dalam keadaan agregat padat.

Adalah mungkin untuk mengira jumlah tenaga haba yang dipindahkan untuk mengira penukar haba, di mana tenaga haba dipindahkan antara media yang berlainan melalui dinding, menggunakan persamaan Fourier. Ia ditakrifkan sebagai jumlah tenaga panas yang melewati satah yang dicirikan oleh ketebalan yang sangat kecil:

Setelah melakukan beberapa operasi matematik, kami mendapat formula berikut

Dapat disimpulkan bahawa penurunan suhu di dalam dinding dilakukan sesuai dengan hukum garis lurus.

Pengiraan hidraulik

Pengiraan hidraulik atau hidromekanik, serta pengiraan aerodinamik dilakukan untuk menentukan dan mengoptimumkan kerugian tekanan hidraulik (aerodinamik) dalam penukar haba, dan juga untuk mengira kos tenaga untuk mengatasinya. Pengiraan jalan, saluran atau paip apa pun untuk laluan penyejuk merupakan tugas utama bagi seseorang - untuk memperhebat proses pemindahan haba di kawasan ini. Maksudnya, satu medium harus dipindahkan, dan yang lain harus menerima sebanyak mungkin haba pada selang minimum alirannya. Untuk ini, permukaan pertukaran haba tambahan sering digunakan, dalam bentuk ribbing permukaan yang dikembangkan (untuk memisahkan sublayer laminar sempadan dan meningkatkan turbulisasi aliran). Nisbah keseimbangan optimum bagi kerugian hidraulik, luas permukaan pertukaran haba, ciri-ciri berat dan ukuran dan daya haba yang dikeluarkan adalah hasil gabungan pengiraan terma, hidraulik dan konstruktif TOA.

Pengiraan pengesahan

Pengiraan penukar haba dilakukan sekiranya perlu meletakkan margin untuk daya atau untuk luas permukaan pertukaran haba. Permukaan disediakan untuk pelbagai alasan dan dalam situasi yang berbeza: jika ini diperlukan menurut terma rujukan, jika pengeluar memutuskan untuk menambahkan margin tambahan untuk memastikan bahawa penukar panas seperti itu akan beroperasi, dan untuk meminimumkan kesilapan yang dibuat dalam pengiraan. Dalam beberapa kes, redundansi diperlukan untuk membulatkan hasil dimensi reka bentuk, sementara yang lain (penyejat, pengukur ekonomi), margin permukaan diperkenalkan secara khusus ke dalam pengiraan kapasiti penukar panas untuk pencemaran dengan minyak pemampat yang terdapat dalam rangkaian pendinginan. Dan kualiti air yang rendah mesti diambil kira. Setelah beberapa lama operasi penukar haba yang tidak terganggu, terutama pada suhu tinggi, skala menetap di permukaan pertukaran haba alat, mengurangkan pekali pemindahan haba dan pasti menyebabkan penurunan parasit dalam penyingkiran haba. Oleh itu, seorang jurutera yang berwibawa, semasa mengira penukar haba air ke air, memberi perhatian khusus kepada kelebihan tambahan permukaan pertukaran haba. Pengiraan pengesahan juga dilakukan untuk melihat bagaimana peralatan yang dipilih akan berfungsi dalam mod sekunder yang lain. Contohnya, di penghawa dingin pusat (unit bekalan udara), pemanas pemanasan pertama dan kedua, yang digunakan pada musim sejuk, sering digunakan pada musim panas untuk menyejukkan udara masuk dengan membekalkan air sejuk ke tiub penukar haba udara.Bagaimana mereka akan berfungsi dan parameter apa yang akan mereka berikan membolehkan anda menilai pengiraan pengesahan.

Peranti dan prinsip operasi

Peralatan pertukaran haba di pasaran moden disajikan dalam pelbagai jenis.

Keseluruhan rangkaian produk yang tersedia boleh dibahagikan kepada dua jenis, seperti:

• agregat plat;
• peranti shell-and-tube.

Ragam yang terakhir, kerana kadar kecekapannya yang rendah, dan juga saiznya yang besar, hampir tidak dijual di pasaran sekarang. Penukar haba plat terdiri daripada plat bergelombang yang serupa yang dipasang pada bingkai logam yang kukuh. Unsur-unsur tersebut terletak pada gambar cermin yang saling berkaitan, dan di antara mereka terdapat segel keluli dan getah. Kawasan pertukaran haba berguna secara langsung bergantung pada saiz dan bilangan plat.

Peranti plat boleh dibahagikan kepada dua subspesies berdasarkan konfigurasi, seperti:

• unit brazed;
• penukar haba gasket.

Peranti yang dilipat berbeza dari produk jenis pemasangan yang disolder kerana, secepat mungkin, peranti dapat ditingkatkan dan disesuaikan dengan keperluan peribadi, misalnya, menambah atau mengeluarkan sejumlah plat. Penukar haba gasket sangat diminati di kawasan di mana air keras digunakan untuk keperluan domestik, kerana ciri-ciri minuman dan pelbagai bahan cemar terkumpul pada unsur-unsur unit. Neoplasma ini mempengaruhi kecekapan peranti, oleh itu, ia perlu dibersihkan secara berkala, dan berkat konfigurasi mereka, ini selalu mungkin dilakukan.

Peranti yang tidak dapat dilepaskan dibezakan oleh ciri-ciri berikut:

• tahap ketahanan tinggi terhadap turun naik tekanan dan suhu tinggi;
• hayat perkhidmatan yang panjang;
• berat ringan.

Pemasangan brazed dibersihkan tanpa membongkar keseluruhan struktur.

Berdasarkan pengiraan jenis dan pilihan pemasangan unit, dua jenis penukar haba untuk air panas dari pemanasan harus dibezakan.

• Penukar haba dalaman terletak di alat pemanasan itu sendiri - relau, dandang dan lain-lain. Pemasangan jenis ini membolehkan anda mendapatkan kecekapan maksimum semasa operasi produk, kerana kehilangan haba untuk memanaskan casing akan minimum. Sebagai peraturan, peranti seperti itu sudah dimasukkan ke dalam dandang pada tahap pembuatan dandang. Ini sangat memudahkan pemasangan dan pentauliahan, kerana anda hanya perlu menyesuaikan mod operasi penukar haba yang diperlukan.

• Penukar haba luaran mesti disambungkan secara berasingan dari sumber haba. Peranti sedemikian relevan untuk digunakan dalam kes di mana operasi peranti bergantung pada sumber pemanasan jarak jauh. Rumah dengan pemanasan terpusat adalah contoh. Dalam perwujudan ini, unit rumah yang memanaskan air bertindak sebagai alat luaran.

Dengan mengambil kira jenis bahan dari mana pembelahan dibuat, perlu diserlahkan model berikut:

• penukar haba keluli;
• alat yang diperbuat daripada besi tuang.

Di samping itu, sistem tembaga yang menonjol menonjol. Mereka digunakan untuk pemanasan daerah di bangunan pangsapuri.

Ciri-ciri berikut harus dipertimbangkan ciri peralatan besi tuang:

• bahan mentah menyejukkan agak perlahan, yang menjimatkan operasi keseluruhan sistem pemanasan;
• bahan tersebut mempunyai kekonduksian terma yang tinggi, semua produk besi tuang mempunyai sifat yang melekat di mana ia memanaskan dengan sangat cepat dan mengeluarkan haba kepada unsur lain;
• bahan mentah tahan terhadap pembentukan skala di pangkalan, di samping itu, lebih tahan terhadap kakisan;
• dengan memasang bahagian tambahan, anda dapat meningkatkan daya dan fungsi unit secara keseluruhan;
• produk dari bahan ini dapat diangkut beberapa bahagian, dipecah menjadi beberapa bahagian, yang mempermudah proses penghantaran, serta pemasangan dan penyelenggaraan penukar panas.

Kami mencadangkan agar anda membiasakan diri dengan: Bahagian mana yang meletakkan penghalang wap - DOLGOSTROI.PRO
Seperti produk lain, peranti bergantung seperti ini mempunyai kelemahan berikut:

• besi tuang terkenal kerana ketahanannya yang rendah terhadap turun naik suhu yang tajam, fenomena tersebut dapat dipenuhi dengan pembentukan keretakan pada peranti, yang akan mempengaruhi prestasi penukar panas secara negatif;
• walaupun mempunyai dimensi yang besar, unit besi tuang sangat rapuh, oleh itu kerosakan mekanikal, terutamanya semasa pengangkutan produk, boleh merosakkannya dengan serius;
• bahan terdedah kepada kakisan kering;
• jisim dan dimensi besar peranti kadang-kadang menyukarkan pembangunan dan pemasangan sistem.

Penukar haba keluli untuk bekalan air panas terkenal dengan kelebihan berikut:

• kekonduksian terma yang tinggi;
• jisim kecil produk. Baja tidak menjadikan sistem lebih berat, oleh itu peranti seperti itu adalah pilihan terbaik apabila penukar haba diperlukan, yang tugasnya adalah untuk melayani kawasan yang luas;
• unit keluli tahan terhadap tekanan mekanikal;
• penukar haba keluli tidak bertindak balas terhadap turun naik suhu di dalam struktur;
• bahan tersebut mempunyai ciri keanjalan yang baik, namun, sentuhan yang berpanjangan dengan medium yang sangat dipanaskan atau disejukkan boleh menyebabkan pembentukan keretakan di kawasan las.

Kelemahan peranti merangkumi ciri berikut:

• kerentanan terhadap kakisan elektrokimia. Oleh itu, dengan hubungan berterusan dengan persekitaran yang agresif, hayat operasi peranti akan berkurang dengan ketara;
• peranti tidak mempunyai keupayaan untuk meningkatkan kecekapan kerja;
• unit keluli kehilangan haba dengan cepat, yang penuh dengan peningkatan penggunaan bahan bakar untuk operasi produktif;
• tahap penyelenggaraan yang rendah. Hampir mustahil untuk membaiki peranti dengan tangan anda sendiri;
• pemasangan terakhir penukar haba keluli dilakukan dalam keadaan bengkel di mana ia dihasilkan. Unit-unitnya adalah blok monolitik dengan ukuran besar, kerana terdapat kesulitan dalam penghantarannya.

Beberapa pengeluar, untuk meningkatkan kualiti penukar haba keluli, menutup dinding dalamnya dengan besi tuang, sehingga meningkatkan kebolehpercayaan struktur.

Penukar haba moden adalah unit yang operasinya berdasarkan prinsip yang berbeza:

• pengairan;
• tenggelam;
• kurang ajar;
• dangkal;
• dilipat;
• lamel bergaris;
• pencampuran;
• shell-and-tube dan lain-lain.

Tetapi penukar haba plat untuk bekalan air panas dan pemanasan berbeza berbanding dengan yang lain. Ini adalah pemanas aliran masuk. Pemasangan adalah rangkaian plat, di mana dua saluran terbentuk: panas dan sejuk. Mereka dipisahkan dengan gasket keluli dan getah, sehingga pencampuran media dihilangkan.

Plat dipasang ke dalam satu blok. Faktor ini menentukan fungsi peranti. Platnya sama ukurannya, tetapi terletak pada putaran 180 darjah, itulah sebab pembentukan rongga di mana cecair diangkut. Ini adalah bagaimana penggantian saluran sejuk dan panas terbentuk dan proses pertukaran haba terbentuk.

Pengedaran semula peralatan jenis ini sangat intensif. Keadaan di mana penukar haba untuk sistem bekalan air panas akan digunakan bergantung pada bahan gasket, bilangan plat, saiz dan jenisnya. Pemasangan yang menyediakan air panas dilengkapi dengan dua litar: satu untuk DHW, satu lagi untuk pemanasan ruang. Mesin plat selamat, produktif dan digunakan di kawasan berikut:

• penyediaan pembawa haba dalam sistem bekalan air panas, pengudaraan dan pemanasan;
• penyejukan produk makanan dan minyak industri;
• bekalan air panas untuk pancuran di perusahaan;
• untuk penyediaan pembawa haba dalam sistem pemanasan bawah lantai;
• untuk penyediaan pembawa haba dalam industri makanan, kimia dan farmaseutikal;
• pemanasan air kolam dan proses pertukaran haba yang lain.

Pengiraan penyelidikan

Pengiraan kajian TOA dilakukan berdasarkan hasil pengiraan terma dan pengesahan yang diperoleh. Sebagai peraturan, mereka perlu membuat perubahan terbaru pada reka bentuk alat yang diproyeksikan. Mereka juga dilakukan untuk memperbaiki setiap persamaan yang ditetapkan dalam model pengiraan yang dilaksanakan TOA, yang diperoleh secara empirik (menurut data eksperimen). Melakukan pengiraan penyelidikan melibatkan puluhan, dan kadang-kadang ratusan pengiraan mengikut rancangan khas yang dikembangkan dan dilaksanakan dalam pengeluaran mengikut teori matematik perancangan eksperimen. Menurut hasilnya, pengaruh pelbagai keadaan dan kuantiti fizikal pada petunjuk prestasi TOA dinyatakan.

Pengiraan lain

Semasa mengira kawasan penukar haba, jangan lupa tentang rintangan bahan. Pengiraan kekuatan TOA termasuk memeriksa unit yang dirancang untuk tekanan, kilasan, untuk menerapkan momen operasi maksimum yang dibenarkan ke bahagian dan pemasangan penukar haba masa depan. Dengan dimensi minimum, produk mesti tahan lama, stabil dan menjamin operasi yang selamat dalam pelbagai keadaan, walaupun keadaan operasi yang paling tertekan.

Pengiraan dinamik dilakukan untuk menentukan pelbagai ciri penukar haba pada mod operasi yang berubah-ubah.

Penukar haba tiub dalam tiub

Mari pertimbangkan pengiraan termudah penukar haba paip-dalam-paip. Secara struktural, jenis TOA ini dipermudahkan sebanyak mungkin. Sebagai peraturan, penyejuk panas dimasukkan ke dalam paip dalam alat untuk meminimumkan kerugian, dan penyejuk pendingin dilancarkan ke dalam selongsong, atau ke dalam pipa luar. Tugas jurutera dalam kes ini dikurangkan untuk menentukan panjang penukar haba seperti itu berdasarkan kawasan yang dikira permukaan pertukaran haba dan diameter yang diberikan.

Perlu ditambahkan di sini bahawa konsep penukar haba yang ideal diperkenalkan dalam termodinamik, iaitu, alat dengan panjang tak terbatas, di mana penyejuk berfungsi dalam aliran balik, dan perbezaan suhu dipicu sepenuhnya di antara keduanya. Reka bentuk tiub-dalam-tiub hampir memenuhi keperluan ini. Dan jika anda menjalankan penyejuk dalam aliran balik, maka ia akan dipanggil "aliran balik sebenar" (dan bukan aliran silang, seperti dalam plat TOA). Kepala suhu paling berkesan dipicu dengan organisasi pergerakan seperti itu. Walau bagaimanapun, semasa mengira penukar haba paip-dalam-pipa, seseorang harus bersikap realistik dan tidak melupakan komponen logistik, serta kemudahan pemasangannya. Panjang Eurotruck adalah 13.5 meter, dan tidak semua bilik teknikal disesuaikan dengan selip dan pemasangan peralatan sepanjang ini.

Cara mengira penukar haba

Sangat mustahak untuk mengira penukar haba gegelung, jika tidak, kuasa termalnya mungkin tidak cukup untuk memanaskan ruangan. Sistem pemanasan direka untuk mengimbangi kehilangan haba. Oleh itu, kita hanya dapat mengetahui jumlah tepat tenaga haba yang diperlukan berdasarkan kehilangan haba bangunan. Agak sukar untuk membuat pengiraan, oleh itu, rata-rata, mereka mengambil 100 W per 1 meter persegi dengan ketinggian siling 2.7 m.

Pasti ada jurang antara giliran.

Juga, nilai berikut diperlukan untuk pengiraan:

• Pi;
• diameter paip yang ada (ambil 10 mm);
• kekonduksian terma logam lambda (untuk tembaga 401 W / m * K);
• delta suhu bekalan dan pulangan penyejuk (20 darjah).

Untuk menentukan panjang paip, anda perlu membahagikan jumlah kuasa terma dalam W dengan produk faktor-faktor di atas.Mari kita pertimbangkan untuk menggunakan contoh penukar haba tembaga dengan kuasa haba yang diperlukan 3 kW - ini ialah 3000 W.

3000 / 3.14 (Pi) * 401 (kekonduksian terma lambda) * 20 (suhu delta) * 0.01 (diameter paip dalam meter)

Dari pengiraan ini, ternyata anda memerlukan paip tembaga 11.91 m dengan diameter 10 mm untuk output haba gegelung menjadi 3 kW.

Penukar haba shell dan tiub

Oleh itu, selalunya pengiraan alat sedemikian lancar mengalir ke dalam pengiraan penukar haba shell-dan-tube. Ini adalah alat di mana sekumpulan paip terletak dalam satu selongsong (selongsong), dicuci oleh pelbagai penyejuk, bergantung pada tujuan peralatan. Di kondensor, misalnya, penyejuk dimasukkan ke dalam jaket dan air ke dalam paip. Dengan kaedah menggerakkan media ini, lebih mudah dan cekap untuk mengawal operasi radas. Di penyejat, sebaliknya, penyejuk mendidih di dalam tiub, dan pada masa yang sama ia dibasuh oleh cecair yang disejukkan (air, air garam, glikol, dll.). Oleh itu, pengiraan penukar haba shell dan tiub dikurangkan untuk meminimumkan ukuran peralatan. Semasa bermain dengan diameter selongsong, diameter dan bilangan paip dalaman dan panjang radas, jurutera mencapai nilai yang dikira luas permukaan pertukaran haba.

Penukar haba udara

Salah satu penukar haba yang paling biasa pada masa ini adalah penukar haba tiub bersirip. Mereka juga dipanggil gegelung. Di mana sahaja ia tidak dipasang, bermula dari unit kumparan kipas (dari kipas Inggeris + kumparan, iaitu "kipas" + "gegelung") di blok dalaman sistem perpecahan dan diakhiri dengan penyerap gas serombong gergasi (pengekstrakan haba dari gas serombong panas pindahkannya untuk keperluan pemanasan) di kilang dandang di CHP. Itulah sebabnya reka bentuk penukar haba gegelung bergantung pada aplikasi di mana penukar haba akan beroperasi. Pendingin udara perindustrian (VOP), yang dipasang di ruang daging pembekuan letupan, dalam peti sejuk dengan suhu rendah dan pada objek penyejukan makanan lain, memerlukan ciri reka bentuk tertentu dalam prestasi mereka. Jarak antara lamela (sirip) harus seluas mungkin untuk meningkatkan masa operasi berterusan antara kitaran pencairan. Penyejat untuk pusat data (pusat pemprosesan data), sebaliknya, dibuat sekerap mungkin, menjarakkan jarak minimum. Penukar haba sedemikian beroperasi di "zon bersih" yang dikelilingi oleh penapis halus (hingga kelas HEPA), oleh itu, pengiraan penukar haba tiub seperti itu dilakukan dengan penekanan untuk meminimumkan ukurannya.

Jenis penukar haba gegelung

Rel tuala yang dipanaskan juga penukar haba gegelung.

Anda boleh membuat gegelung dengan tangan anda sendiri dengan reka bentuk yang berbeza dan dari beberapa jenis logam (keluli, tembaga, aluminium, besi tuang). Produk aluminium dan besi tuang dicap di kilang, kerana syarat yang diperlukan untuk bekerja dengan logam ini hanya dapat dicapai dalam keadaan pengeluaran. Tanpa ini, hanya boleh digunakan dengan keluli atau tembaga. Sebaiknya gunakan tembaga kerana ia mudah lentur dan mempunyai tahap kekonduksian terma yang tinggi. Terdapat dua skema untuk membuat gegelung:

• skru;
• selari.

Skema heliks membayangkan lokasi putaran spiral di sepanjang garis heliks. Penyejuk dalam penukar haba sedemikian bergerak dalam satu arah. Sekiranya perlu, untuk meningkatkan output haba, beberapa spiral dapat digabungkan mengikut prinsip "paip dalam paip".

Untuk meminimumkan kehilangan haba sebanyak mungkin, anda perlu memilih jenis penebat yang terbaik untuk melindungi rumah dari luar. Ia juga bergantung pada bahan dinding.

Adalah perlu untuk membuat pilihan penebat untuk rumah kayu berdasarkan kebolehtelapan wap penebat haba.

Dalam litar selari, penyejuk sentiasa mengubah arah pergerakannya. Penukar haba seperti itu diperbuat daripada paip lurus yang dihubungkan oleh siku 180 darjah.Dalam beberapa kes, misalnya, untuk pembuatan daftar pemanas, lutut putar tidak boleh digunakan. Daripada mereka, pintasan langsung dipasang, yang boleh terletak di satu dan di kedua hujung paip.

Kaedah pemindahan haba

Prinsip operasi penukar haba gegelung adalah memanaskan satu bahan dengan mengorbankan haba yang lain. Oleh itu, air di penukar haba dapat dipanaskan dengan api terbuka. Dalam kes ini, ia akan bertindak sebagai heat sink. Tetapi gegelung itu sendiri boleh bertindak sebagai sumber haba. Contohnya, apabila penyejuk mengalir melalui tiub, dipanaskan di dalam dandang atau dengan menggunakan elemen pemanasan elektrik terbina dalam, dan habanya dipindahkan ke air dari sistem pemanasan. Pada dasarnya, tujuan utama pemindahan haba adalah memanaskan udara dalaman.

Penukar haba plat

Pada masa ini, penukar haba plat berada dalam permintaan yang stabil. Mengikut reka bentuk mereka, mereka dilipat sepenuhnya dan separa dikimpal, tembaga-brazed dan nikel-brazed, dikimpal dan disikat dengan kaedah penyebaran (tanpa solder). Reka bentuk terma penukar haba plat cukup fleksibel dan tidak terlalu sukar bagi jurutera. Dalam proses pemilihan, anda boleh bermain dengan jenis plat, kedalaman saluran yang menebuk, jenis ribbing, ketebalan keluli, bahan yang berbeza, dan yang paling penting - banyak model peranti standard dengan dimensi yang berbeza. Penukar haba seperti itu rendah dan lebar (untuk pemanasan wap air) atau tinggi dan sempit (penukar haba yang memisahkan untuk sistem penyaman udara). Mereka sering digunakan untuk media perubahan fasa, iaitu sebagai kondensor, penyejat, desuperheater, pra-kondensor, dll. Agak sukar untuk melakukan pengiraan terma penukar haba yang beroperasi mengikut skema dua fasa daripada cecair - penukar haba cecair, tetapi bagi jurutera yang berpengalaman, tugas ini dapat diselesaikan dan tidak sukar. Untuk memudahkan pengiraan seperti itu, pereka moden menggunakan pangkalan komputer kejuruteraan, di mana anda boleh mendapatkan banyak maklumat yang diperlukan, termasuk rajah keadaan penyejuk dalam apa-apa imbasan, contohnya, program CoolPack.