Hoe kan u die hitte -oordragstempo van 'n vin -tipe warmtewisselaar bereken?

Haai daar! As verskaffer vanFin tipe warmtewisselaar, Word ek gereeld gevra hoe om die hitte -oordragstempo van hierdie nifty -toestelle te bereken. Dus, ek het gedink ek sal dit op 'n manier wat maklik is om te verstaan, afbreek, selfs al is jy nie 'n hitte -oordrag nie.

Laat ons eerstens praat oor wat 'n vin -warmtewisselaar is. Dit is 'n apparaat wat hitte tussen twee vloeistowwe oordra - gewoonlik 'n vloeistof en 'n gas - met vinne om die oppervlakte wat beskikbaar is vir hitte -oordrag, te vergroot. Hierdie ontwerp maak FIN -tipe hittewisselaars superdoeltreffend en wyd gebruik in verskillende industrieë, van HVAC -stelsels tot industriële prosesse.

Laat ons nou in die snaakse kom - gruwelik om die hitte -oordragstempo te bereken. Daar is 'n paar sleutelfaktore en vergelykings wat u moet ken.

Die basiese beginsels van hitte -oordrag

Hitte -oordrag kan op drie maniere plaasvind: geleiding, konveksie en bestraling. In FIN -tipe warmtewisselaars is geleiding en konveksie die belangrikste spelers.

Geleiding is die oordrag van hitte deur 'n soliede materiaal. In ons warmtewisselaar kom dit binne die vinne en die buise voor. Die tempo van geleiding word beheer deur Fourier se wet, wat bepaal dat die hitte -oordragstempo (Q) deur 'n vaste stof eweredig is aan die temperatuurverskil oor die materiaal, die kruis -deursnee -area (A) waardeur die hitte vloei, en die termiese geleidingsvermoë (k) van die materiaal, en omgekeerd eweredig aan die dikte (l) van die materiaal. Die vergelyking is (q = - ka \ frac {dt} {dx}), waar (\ frac {dt} {dx}) die temperatuurgradiënt is.

Aan die ander kant is konveksie die oordrag van hitte tussen 'n soliede oppervlak en 'n vloeistof. Dit kan óf gedwonge konveksie wees (wanneer die vloeistof deur 'n eksterne krag soos 'n waaier óf 'n pomp beweeg word) of 'n natuurlike konveksie (wanneer die vloeistof beweeg as gevolg van digtheidsverskille wat veroorsaak word deur temperatuurvariasies). Die hitte -oordragstempo as gevolg van konveksie word gegee deur die koelwet van Newton: (Q = Ha \ delta t), waar (h) die konvektiewe hitte -oordragskoëffisiënt is, (a) is die oppervlakte, en (\ delta t) is die temperatuurverskil tussen die vaste oppervlak en die vloeistof.

Berekening van die hitte -oordragstempo in 'n vin tipe warmtewisselaar

Om die totale hitte -oordragstempo in 'n vin -warmtewisselaar te bereken, gebruik ons ​​gewoonlik die konsep van die totale hitte -oordragskoëffisiënt (U). Die algehele hitte -oordragskoëffisiënt hou die weerstande teen hitte -oordrag aan die warm en koue kante van die warmtewisselaar in ag, sowel as die weerstand as gevolg van geleiding deur die muur van die buise.

Die vergelyking vir die hitte -oordragstempo in 'n hittewisselaar is (q = ua \ delta t_ {lm}), waar (u) die algehele hitte -oordragskoëffisiënt is, (a) is die totale hitte -oordragarea (insluitend die vinne), en (\ delta t_ {LM}) is die log - gemiddelde temperatuurverskil.

1. Bepaling van die algehele hitte -oordragskoëffisiënt (U)

Die algehele hitte -oordragskoëffisiënt kan bereken word met behulp van die volgende vergelyking: (\ frac {1} {u} = \ frac {1} {h_i}+\ frac {r_fi} {k_i}+\ frac {\ ln (r_o/r_i)} {2 \ pi KL}+\ frac {r_fo} {k_o}+\ frac {1} {h_o}), waar (h_i) en (h_o) die konvektiewe hitte -oordragskoëffisiënte aan die binnekant en buite die buise is, (r_fi) en (r_fo) die Fouling -weerstand aan die binnekant en buite die buise, (K_i)) is die termiese geleidingsvermoë van die vloeistowwe aan die binnekant en buite die buise, (r_i) en (r_o) die binneste en buitenste radiusse van die buise, (k) is die termiese geleidingsvermoë van die buismateriaal, en (l) is die lengte van die buis.

Die konvektiewe hitte -oordragkoëffisiënte (H_i) en (H_O) kan met behulp van empiriese korrelasies bepaal word. Byvoorbeeld, vir gedwonge konveksie in 'n buis, kan die dittus - Boelter -vergelyking gebruik word: (nu = 0.023re^{0.8} pr^n), waar (nu = \ frac {hd} {k}) die Nusselt -nommer is, (re = \ frac {\ rho vd} {\ mu}) is die reynolds nommer, is (Pr = \ frac {\ mu c_p} {k}) is die prandtl -getal, (d) is die deursnee van die buis, (\ rho) is die digtheid van die vloeistof, (v) is die snelheid van die vloeistof, (\ mu) is die dinamiese viskositeit van die vloeistof, (c_p) is die spesifieke hittekapasiteit van die vloeistof, en n = 0.4) 0.3) vir verkoeling.

2. Berekening van die totale hitte -oordragarea (a)

Die totale hitte -oordragoppervlak van 'n vin -warmtewisselaar bevat die oppervlakte van die buise en die oppervlakte van die vinne. Die oppervlakte van die buise kan bereken word as (a_t = \ pi d_il) vir die binneste oppervlak en (a_o = \ pi d_ol) vir die buitenste oppervlak, waar (d_i) en (d_o) die binneste en buitenste diameter van die buise is en (l) die lengte van die buise is.

Die area van die vinne kan bereken word op grond van hul meetkunde. Byvoorbeeld, vir reghoekige vinne is die oppervlakte van 'n enkele vin (a_f = 2l_fw_f+2t_fl_f), waar (l_f) die lengte van die vin is, (w_f) die breedte van die vin, en (t_f) die dikte van die vin is. Die totale vinarea is dan die oppervlakte van 'n enkele vin vermenigvuldig met die aantal vinne.

3. vind die log - gemiddelde temperatuurverskil ((\ delta t_ {lm}))

Die log -gemiddelde temperatuurverskil word gebruik om rekenskap te gee van die feit dat die temperatuurverskil tussen die warm en koue vloeistowwe langs die lengte van die warmtewisselaar verander. Dit word bereken met behulp van die formule (\ delta t_ {lm} = \ frac {\ delta t_1- \ delta t_2} {\ ln (\ frac {\ delta t_1} {\ delta t_2})}), waar (\ delta t_1) en (\ delta t_2) is die temperatuur tussen die hot t_1) en en koue vloeistowwe aan die twee ente van die warmtewisselaar.

Spesiale oorwegings

Daar is 'n paar ander dinge wat u in gedagte moet hou by die berekening van die hitte -oordragstempo van 'n FIN -tipe warmtewisselaar.

• Fin -doeltreffendheid: Vinne is nie 100% doeltreffend om hitte oor te dra nie. Die FIN -doeltreffendheid ((\ eta_f)) neem die feit in ag dat die temperatuur langs die vin van die basis van die vin na die punt daal. Die FIN -doeltreffendheid kan bereken word met behulp van analitiese of numeriese metodes, afhangende van die FIN -meetkunde. Die effektiewe vinarea is dan (a_ {Fe} = \ eta_fa_f).
• Begroei: Met verloop van tyd kan afsettings op die oppervlaktes van die warmtewisselaar opbou, wat die weerstand teen hitte -oordrag verhoog. Dit word Fouling genoem. Soos vroeër genoem, word begroeiingsweerstande (R_FI) en (R_FO) by die berekening van die algehele hitte -oordragskoëffisiënt ingesluit.

Regte - wêreldtoepassings

Fin -tipe warmtewisselaars word in 'n wye verskeidenheid toepassings gebruik. Byvoorbeeld,SRL industriële verkoeleris 'n tipe vin -tipe warmtewisselaar wat gereeld in industriële instellings gebruik word om vloeistowwe af te koel.Luggekoelde warmtewisselaaris nog 'n voorbeeld wat lug as die koelmedium gebruik.

In hierdie toepassings is dit van kardinale belang vir die regte ontwerp en werking om die hitte -oordragstempo akkuraat te bereken. Byvoorbeeld, in 'n industriële proses, as die hitte -oordragstempo verkeerd bereken word, kan die toerusting moontlik nie die vloeistof tot die gewenste temperatuur afkoel nie, wat lei tot ondoeltreffendheid of selfs skade aan die prosesstoerusting.

Inpak en uitreik

Die berekening van die hitte -oordragstempo van 'n FIN -tipe warmtewisselaar kan ingewikkeld lyk, maar deur die basiese beginsels van hitte -oordrag te verstaan ​​en die regte vergelykings te gebruik, word dit hanteerbaar. As 'n verskaffer van FIN Type -warmtewisselaars, het ons die kundigheid en ervaring om u te help met hierdie berekeninge en te verseker dat u die regte warmtewisselaar vir u behoeftes kry.

As u op soek is na 'n FIN -tipe warmtewisselaar of meer inligting oor die berekening van hitte -oordrag benodig, moet u huiwer om dit uit te reik. Ons is hier om u te help om die beste keuse vir u aansoek te maak. Kom ons begin 'n gesprek en kyk hoe ons kan saamwerk om aan u hitte -oordragvereistes te voldoen.

Verwysings

• Incropera, FP, & DeWitt, DP (2002). Grondbeginsels van hitte en massa -oordrag. John Wiley & Sons.
• Holman, JP (2002). Hitte -oordrag. McGraw - Hill.