Plaatsoojusvaheti valikul keskenduvad paljud kliendid eelkõige ostuhinnale. Plaatsoojusvaheti kvaliteedi ja maksumuse määravad aga suuresti mitmed võtmetegurid, sealhulgas plaadimaterjal, konstruktsioonilahendus, soojusülekande pindala ja nõutav soojuskoormus.

See artikkel annab praktilise ülevaate plaatsoojusvaheti suuruse arvutamisest ja tutvustab kahte enamkasutatavat projekteerimismeetodit: logaritmi keskmise temperatuuri erinevuse (LMTD) meetod ja ülekandeühikute arvu (NTU) meetod.

Kuigi igal rakendusel on ainulaadsed töötingimused, pakub järgmine teave kasulikku lähtepunkti õige plaatsoojusvaheti valimiseks.

1. PlaatsoojusvahetiSuuruse arvutamine

Soojusmaks

Soojuskoormus viitab soojushulgale, mida soojusvaheti peab üle kandma.

Protsessi tingimuste, vedeliku voolukiiruse, sisselaske- ja väljalasketemperatuuride ning muude tööparameetrite põhjal saab arvutada vajaliku soojuskoormuse.

Soojusülekande ala

Soojusülekande pindala on plaatsoojusvaheti suuruse määramisel üks olulisemaid parameetreid.

See arvutatakse nõutava soojuskoormuse, vedeliku voolukiiruste, töötemperatuuride ja soojusülekande jõudluse põhjal.

Plaatide arv

Plaatide arv määrab soojusvaheti sees saadaoleva soojusülekandepinna.

Üldiselt annab plaatide arvu suurendamine suurema soojusülekandeala ja parandab soojuslikku jõudlust.

Kuid lisaplaadid suurendavad ka seadmete maksumust ja rõhulangust.

Vajalik plaatide arv tuleks määrata vastavalt soojusülekande alale, plaadi mõõtmetele ja voolutingimustele.

Mudel ja spetsifikatsioonid

Pärast peamiste disainiparameetrite kindlaksmääramist saab olemasolevast tootevalikust valida sobiva mudeli.

Valiku tegemisel tuleks arvesse võtta selliseid tegureid nagu:

• Plaadi materjal
• Rõhu reiting
• Korrosioonikindlus
• Töötemperatuur
• Nõuded protsessile

Survelangus

Rõhulangus viitab rõhukadudele, mida vedelik kogeb soojusvahetit läbides.

See sõltub mitmest tegurist, sealhulgas:

• Voolukiirus
• Plaatide arv
• Plaatide vahekaugus
• Plaadi paksus

Plaatsoojusvaheti valimisel on oluline veenduda, et arvutatud rõhukadu jääks protsessisüsteemi lubatud piiridesse.

Kokkuvõte

Täpne suuruse määramise meetod tuleb alati kohandada vastavalt iga rakenduse konkreetsetele töötingimustele.

Lisaks soojusarvutustele tuleks arvesse võtta ka paigaldusnõudeid, hoolduse ligipääsetavust ja puhastusmeetodeid, et tagada usaldusväärne pikaajaline töö{0}}.

Erinevate saadaolevate arvutusmeetodite hulgas onLog Mean Temperature Difference (LMTD) meetodjaÜlekandeühikute arvu (NTU) meetodon kaks kõige laialdasemalt kasutatavat lähenemisviisi plaatsoojusvaheti projekteerimiseks.

Mõlemad meetodid põhinevad soojusülekande põhimõtetel ja rõhulanguse korrelatsioonidel.

2. Mis on logaritmi keskmise temperatuuri erinevuse (LMTD) meetod?

Log Mean Temperature Difference (LMTD) meetod on üks kõige sagedamini kasutatavaid meetodeid plaatsoojusvaheti soojusülekandevõime arvutamiseks.

Selle põhiprintsiip eeldab, et soojusvahetus toimub kuumade ja külmade vedelike keskmise temperatuuri erinevuse alusel.

Soojusülekande protsess on jagatud väikesteks osadeks.

Igas sektsioonis on kahe vedeliku temperatuurid tähistatudT₁, T₂, T₃jaT₄.

Igas sektsioonis ülekantav soojus arvutatakse individuaalselt ja kogu soojusülekande kiirus saadakse tulemuste liitmisel.

Selle asemel, et kasutada igas jaotises tegelikku temperatuuride erinevust, kasutab meetodlogaritmi keskmine temperatuuride erinevus.

LMTD võrrand on järgmine:

Kus:

• ΔT₁= Temperatuuride erinevus soojusvaheti ühes otsas
• ΔT₂= Temperatuuri erinevus teises otsas
• ΔTlm= Logi keskmine temperatuuride erinevus

Kogu soojusülekande kiirus arvutatakse järgmiselt:

Q=U × A × ∆Tlm

Kus:

• Q= Soojusülekande kiirus
• U= Üldine soojusülekandetegur
• A= Efektiivne soojusülekandeala
• ΔTlm= Logi keskmine temperatuuride erinevus

Praktilistes rakendustes muutuvad vedeliku temperatuurid vooluteel pidevalt.

Seetõttu tuleks arvutuste tegemisel kasutada tegelikke töötingimusi ja vastavaid väärtusiUjaATäpsete tulemuste saamiseks tuleks need valida.

3. NTU meetod plaatsoojusvaheti projekteerimiseks

TheÜlekandeühikute arvu (NTU) meetodon veel üks laialdaselt kasutatav lähenemisviis plaatsoojusvaheti soojustõhususe hindamiseks.

Erinevalt LMTD meetodist põhineb NTU meetod kontseptsioonilÜlekandeühikute arv (NTU), mõõtmeteta parameeter, mis tähistab soojusvaheti soojusülekandevõimet.

NTU sõltub sellistest teguritest nagu massivoolukiirus, soojusmahtuvus ja üldine soojusülekande jõudlus.

1. samm. Määrake soojusvõimsuse ja vedeliku omadused

Protsessi tingimuste põhjal arvutage:

• Nõutav soojusmaks
• Massi voolukiirus
• Iga vedeliku erisoojusmaht

2. samm. Määrake soojusülekandevõime

Soojusvaheti soojusülekandevõimet esindab:

• Üldine soojusülekandetegur (U)
• Efektiivne soojusülekande ala (A)

Üldine soojusülekandetegur kirjeldab soojusülekande kiirust kahe vedeliku vahel temperatuuri erinevuse ühiku kohta.

Samm 3. Arvutage NTU väärtus

NTU arvutatakse järgmiselt:

Kus:

• Cminon kahe vedeliku väiksem soojusmahtuvus.

Samm 4. Arvutage soojusvaheti efektiivsus

Soojusvaheti efektiivsust saab hinnata, kasutades:

ε=1 - exp(-NTU × (1 - Cr))

Kus:

• ε= Soojusvaheti tõhusus
• Kr= Soojusvõimsuse suhe, mis on määratletud kui väiksema soojusmahtuvuse ja suurema soojusmahtuvuse suhe.

Samm 5. Arvutage soojusülekande kiirus

Seejärel arvutatakse soojusülekande kiirus järgmiselt:

Q=ε × Cmin × (T1 - T2)

Kus:

• Q= Soojusülekande kiirus
• T₁ – T₂= Temperatuuride erinevus kahe vedeliku sisselaskevoolu vahel.

Märkmed

NTU meetod nõuab suuremat arvu sisendparameetreid kui LMTD meetod ja arvutused on üldiselt keerukamad.

Sel põhjusel on täpsed tööandmed usaldusväärsete arvutustulemuste tagamiseks hädavajalikud.

Õige kasutamise korral pakub NTU meetod tõhusat viisi plaatsoojusvahetite termilise jõudluse hindamiseks, eriti kui väljalasketemperatuurid pole projekteerimisetapis teada.