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Metodo di calcolo dello scambiatore di calore a piastre

numero Sfoglia:0     Autore:Editor del sito     Pubblica Time: 2020-05-05      Origine:motorizzato

Il calcolo dello scambiatore di calore a piastreè un processo relativamente complicato e i metodi attualmente popolari sono il metodo logaritmico della differenza di temperatura media e il metodo NTU. Quando i computer non erano popolari, la maggior parte dei produttori utilizzava i parametri di calcolo approssimativi e i metodi di stima della curva del coefficiente di trasferimento della portata totale. Attualmente, sempre più produttori utilizzano il calcolo al computer, in modo che il calcolo del processo dello scambiatore di calore a piastre diventi rapido, conveniente e preciso. Di seguito è una breve descrizione del metodo di calcolo generale dello scambiatore di calore a piastre senza transizione di fase. Questo metodo è un metodo di calcolo del progetto basato sulla correlazione tra il trasferimento di calore e i criteri di caduta di pressione.

I seguenti cinque parametri sono necessari nel calcolo della selezione dello scambiatore di calore a piastre:

Trasferimento di calore totale (unità: kW).

Temperatura di ingresso e uscita del lato primario e lato secondario

Perdita di carico consentita sui lati primario e secondario

Temperatura di lavoro massima

Pressione massima di esercizio Se si conosce la portata del fluido termovettore, la capacità termica specifica e la differenza di temperatura tra l'ingresso e l'uscita, è possibile calcolare il trasferimento di calore totale.

Temperatura

T1 = Temperatura ingresso lato caldo

T2 = Temperatura uscita lato caldo

t1 = temperatura di ingresso lato freddo

t2 = temperatura di uscita lato freddo

Carico di calore

La formula dell'equilibrio del flusso di calore riflette la relazione reciproca tra le variazioni di temperatura dei due fluidi durante lo scambio di calore. In condizioni di buon isolamento termico dello scambiatore di calore e nessuna perdita di calore, il rapporto di equilibrio del flusso di calore per il processo di trasferimento di calore allo stato stazionario è:

(Portata del calore rilasciata dal fluido caldo) = (portata del calore assorbita dal fluido freddo)

Nel calcolo del bilancio termico, l'espressione del processo di trasferimento del calore con e senza cambio di fase è diversa.

(1) Processo di trasferimento di calore senza cambiamento di fase

Where

Q ---- Il flusso di calore assorbito dal fluido freddo o rilasciato dal fluido caldo, W;

mh, mc ----- flusso di massa di fluido caldo e freddo, kg / s;

Cph, Cpc ------ La capacità termica di pressione specifica del fluido caldo e freddo, kJ / (kg · K);

T1, t1 ------ Temperatura di ingresso fluido caldo e freddo, K;

T2, t2 ------ temperatura di uscita del fluido caldo e freddo, K.

(2) Processo di trasferimento di calore con cambiamento di fase

Durante lo scambio di calore tra i due flussi, uno dei flussi subisce un cambiamento di fase, come la condensazione del vapore o l'ebollizione del liquido, e la formula del bilancio termico è:

Ha un cambiamento di fase su un lato

Scambiatore di calore a piastre produttori-GUphe

Entrambi i lati del flusso presentano cambiamenti di fase, come il processo di trasferimento del calore di condensazione sull'altro lato

scambiatore di calore a piastre fornitori-GUphe

Where

r, r1, r2 -------- calore logistico a cambiamento di fase, J / kg;

D, D1, D2 -------- Portata della sostanza a cambiamento di fase, kg / s.

Per il calcolo del flusso di calore quando il flusso surriscaldato o surriscaldato subisce un cambiamento di fase, la somma deve essere calcolata secondo il metodo sopra.

Log Differenza di temperatura media (LMTD)

La differenza di temperatura media logaritmica è la potenza del trasferimento di calore dello scambiatore di calore. La dimensione della differenza di temperatura media logaritmica è direttamente correlata al grado di trasferimento di calore dello scambiatore di calore. In alcuni casi speciali, la differenza di temperatura media logaritmica non può essere calcolata. In questo caso, viene utilizzata la differenza di temperatura media aritmetica invece della differenza di temperatura media logaritmica. Il metodo di calcolo della differenza di temperatura media logaritmica media tra le condizioni di controcorrente e cocorrente è diverso. In alcuni casi speciali, viene utilizzata la differenza di temperatura media aritmetica al posto della differenza di temperatura media logaritmica.

Metodo di analisi e calcolo del coefficiente di scambio termico e resistenza dello scambiatore di calore a piastre

miglior scambiatore di calore a piastre-GUphe

Caldo lungo (F)

La lunghezza del calore è correlata alla differenza di temperatura su un lato e alla differenza di temperatura media logaritmica. F = dt / LMTD

La densità di trasferimento del calore, la viscosità, la capacità termica specifica e la conduttività termica influenzate dalle proprietà fisiche dei seguenti quattro fluidi

Coefficiente di scambio termico totale

Il coefficiente di trasferimento di calore totale è un parametro utilizzato per misurare la resistenza di trasferimento di calore dello scambiatore di calore. La resistenza al trasferimento di calore è principalmente composta da fattori come il materiale e lo spessore della piastra di trasferimento del calore, lo sporco e il fluido stesso. Unità: W / m2 ℃ o kcal / h, m2 ℃.

Calo di pressione

La caduta di pressione influisce direttamente sulla dimensione dello scambiatore di calore a piastre. Se si verifica una caduta di pressione maggiore consentita, ciò potrebbe ridurre il costo dello scambiatore di calore, ma perderà la potenza della pompa e aumenterà i costi operativi. In circostanze normali, in caso di scambio di calore acqua-acqua, la caduta di pressione ammissibile è generalmente accettabile a 20-100 KPa.

Coefficiente di sporcamento

Rispetto agli scambiatori di calore a fascio tubiero, il flusso d'acqua negli scambiatori di calore a piastre è in uno stato di turbolenza elevata e il coefficiente di incrostazione dello stesso mezzo è molto più piccolo di quello degli scambiatori di calore a piastre. Nel caso in cui non sia possibile determinare il fattore di scala dell'acqua, nel calcolo può essere trattenuto il 10% dell'eccedenza.

Metodo di calcolo Il carico termico può essere espresso con la seguente formula:

Q = m · cp · dt

Q = k · A · LMTD

Q = carico termico (kW)

m= portata massica (kg / s)

cp = calore specifico (kJ / kg ℃)

dt = differenza di temperatura tra l'ingresso e l'uscita del fluido (℃)

K = coefficiente di scambio termico totale (W / m2 ℃)

A = area di trasferimento del calore (m2)

LMTD = differenza di temperatura media logaritmica

Il coefficiente di scambio termico totale è calcolato con la seguente formula:

Metodo di analisi e calcolo del coefficiente di scambio termico e resistenza dello scambiatore di calore a piastre

Scambiatore di calore a piastre in vendita-GUphe

tra loro:

K = coefficiente di scambio termico totale (W / m2 ℃)

α1= Coefficiente di trasferimento termico misurato una volta (W / m2 ℃)

α2= Coefficiente di trasferimento termico misurato una volta (W / m2 ℃)

δ = spessore della piastra di trasferimento del calore (m)

λ = conducibilità termica della piastra (W / m ℃)

R1 e R2 sono i coefficienti di incrostazione su entrambi i lati (m2 ℃ / W)

α1e α2 possono essere ottenuti secondo il criterio di Nusselt.

Efficienza del trasferimento di calore e metodo del numero di unità di trasferimento di calore

Nel calcolo del trasferimento di calore, l'equazione della velocità di trasferimento del calore e la formula del bilancio del flusso di calore si riferiscono ai parametri dello scambiatore di calore e al flusso di scambio di calore. Quando sono noti la portata, la temperatura di ingresso e di uscita del flusso di processo, la differenza di temperatura di trasferimento di calore media △ tm e il flusso di calore Q possono essere calcolati secondo il metodo sopra descritto, in modo da ottenere l'area di trasferimento di calore richiesta A. Tale i problemi sono menzionati sopra. E il problema di calcolo del design.

Tuttavia, quando vengono indicati la portata, la temperatura di ingresso, l'area di trasferimento del calore e il coefficiente di trasferimento del calore K dei due flussi, è difficile determinare direttamente la temperatura di uscita dei due fluidi usando metodi analitici. Spesso è necessario utilizzare il metodo di prova ed errore per risolvere. Questo tipo di problema è il problema di elaborazione operativa menzionato in precedenza. A questo proposito, se si adotta l'efficienza del trasferimento di calore e il metodo del numero di unità di trasferimento di calore derivati ​​da Case e London nel 1955, la soluzione può essere ottenuta comodamente senza tentativi ed errori.


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