แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับน้ำร้อน สิ่งที่ควรมองหาเมื่อเลือก

การคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนในปัจจุบันใช้เวลาไม่เกินห้านาที ตามกฎแล้วองค์กรใดก็ตามที่ผลิตและจำหน่ายอุปกรณ์ดังกล่าวจะจัดเตรียมโปรแกรมการเลือกของตนเองให้กับทุกคน คุณสามารถดาวน์โหลดได้ฟรีจากเว็บไซต์ของ บริษัท มิฉะนั้นช่างของพวกเขาจะมาที่สำนักงานของคุณและติดตั้งได้ฟรี อย่างไรก็ตามผลการคำนวณดังกล่าวถูกต้องเพียงใดเป็นไปได้หรือไม่ที่จะไว้วางใจและผู้ผลิตไม่ฉลาดในการต่อสู้กับคู่แข่งหรือไม่? การตรวจสอบเครื่องคำนวณอิเล็กทรอนิกส์จำเป็นต้องมีความรู้หรืออย่างน้อยก็ต้องมีความเข้าใจเกี่ยวกับวิธีการคำนวณสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสมัยใหม่ ลองหารายละเอียดกัน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนคืออะไร

ก่อนที่จะคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนโปรดจำไว้ว่าอุปกรณ์ชนิดนี้คืออะไร? อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนและมวล (aka เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหรือที่เรียกว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหรือ TOA) เป็นอุปกรณ์สำหรับถ่ายโอนความร้อนจากผู้ให้บริการความร้อนหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่ง ในกระบวนการเปลี่ยนอุณหภูมิของสารหล่อเย็นความหนาแน่นและดังนั้นตัวบ่งชี้มวลของสารก็เปลี่ยนไปเช่นกัน นั่นคือเหตุผลที่กระบวนการดังกล่าวเรียกว่าการถ่ายเทความร้อนและมวล

แนวคิดพื้นฐานของการถ่ายเทความร้อนเพื่อการคำนวณ

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนคำนวณโดยใช้ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับกฎหมายการแลกเปลี่ยนความร้อน

ในบทความนี้เราจะดูแนวคิดบางส่วนที่ใช้ในการคำนวณดังกล่าว

• ความร้อนจำเพาะ คือปริมาณพลังงานความร้อนที่ต้องใช้ในการให้ความร้อน 1 กิโลกรัมของสารต่อ 1 องศาเซลเซียส จากข้อมูลความจุความร้อนแสดงให้เห็นว่ามีความร้อนสะสมมากเพียงใด สำหรับการคำนวณพลังงานความร้อนค่าเฉลี่ยของความจุความร้อนจะถูกนำมาใช้ในตัวบ่งชี้อุณหภูมิบางช่วง

• เรียกว่าปริมาณพลังงานความร้อนที่ต้องใช้ในการให้ความร้อน 1 กิโลกรัมของสารจากศูนย์ถึงอุณหภูมิที่ต้องการ เอนทัลปีเฉพาะ.

• ความร้อนจำเพาะของการเปลี่ยนแปลงทางเคมี คือปริมาณพลังงานความร้อนที่ปล่อยออกมาในกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของหน่วยน้ำหนักใด ๆ ของสาร

• ความร้อนจำเพาะของการเปลี่ยนเฟส กำหนดปริมาณพลังงานความร้อนที่ดูดซับหรือปล่อยออกมาในระหว่างการเปลี่ยนแปลงหน่วยมวลของสารจากของแข็งเป็นของเหลวจากของเหลวเป็นสถานะการรวมตัวของก๊าซเป็นต้น

เครื่องคิดเลขออนไลน์สำหรับคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจะช่วยให้คุณหาทางออกได้ใน 15 นาที หรือคุณสามารถใช้ทฤษฎีสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นซึ่งอธิบายไว้ด้านล่างในบทความนี้และทำการคำนวณที่จำเป็นด้วยตัวคุณเอง

ประเภทของการถ่ายเทความร้อน

ตอนนี้เรามาพูดถึงประเภทของการถ่ายเทความร้อนกัน - มีเพียงสามประเภทเท่านั้น การแผ่รังสี - การถ่ายเทความร้อนผ่านรังสี ตัวอย่างเช่นคุณอาจนึกถึงการอาบแดดบนชายหาดในวันที่อากาศอบอุ่น และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนดังกล่าวสามารถพบได้ในตลาด (เครื่องทำความร้อนแบบท่อ) อย่างไรก็ตามส่วนใหญ่แล้วสำหรับการทำความร้อนในห้องนั่งเล่นห้องในอพาร์ตเมนต์เราซื้อน้ำมันหรือหม้อน้ำไฟฟ้า นี่คือตัวอย่างของการถ่ายเทความร้อนประเภทอื่น - การพาความร้อน การพาความร้อนอาจเป็นไปตามธรรมชาติบังคับ (เครื่องดูดควันและมีตัวระบายอากาศในกล่อง) หรือเหนี่ยวนำโดยกลไก (ด้วยพัดลมเป็นต้น) ประเภทหลังมีประสิทธิภาพสูงกว่ามาก

อย่างไรก็ตามวิธีการถ่ายเทความร้อนที่มีประสิทธิภาพที่สุดคือการนำความร้อนหรือที่เรียกกันว่าการนำความร้อน (มาจากการนำความร้อนในภาษาอังกฤษ - "conduction") วิศวกรคนใดก็ตามที่กำลังจะคำนวณความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนก่อนอื่นให้พิจารณาเลือกอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพในขนาดที่เล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และทำได้อย่างแม่นยำเนื่องจากการนำความร้อน ตัวอย่างนี้คือ TOA ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในปัจจุบันนั่นคือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น ตามความหมาย Plate TOA คือตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่ถ่ายเทความร้อนจากสารหล่อเย็นตัวหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่งผ่านผนังที่แยกออก พื้นที่สัมผัสสูงสุดที่เป็นไปได้ระหว่างสองสื่อพร้อมกับวัสดุที่เลือกอย่างถูกต้องโปรไฟล์ของแผ่นและความหนาช่วยให้คุณลดขนาดของอุปกรณ์ที่เลือกในขณะที่ยังคงรักษาลักษณะทางเทคนิคดั้งเดิมที่จำเป็นในกระบวนการทางเทคโนโลยี

ประเภทเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

ก่อนที่จะคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนพวกเขาจะถูกกำหนดด้วยประเภทของมัน TOA ทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ ๆ ได้แก่ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบพักฟื้นและแบบสร้างใหม่ ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างพวกเขามีดังนี้: ใน TOA แบบพักฟื้นการแลกเปลี่ยนความร้อนเกิดขึ้นผ่านผนังที่แยกสารหล่อเย็นสองตัวและใน TOA ที่สร้างใหม่สื่อทั้งสองมีการสัมผัสกันโดยตรงซึ่งมักจะผสมกันและต้องมีการแยกในภายหลังในตัวคั่นพิเศษ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบสร้างใหม่แบ่งออกเป็นเครื่องผสมและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนพร้อมบรรจุภัณฑ์ (เครื่องเขียนการตกหรือระดับกลาง) พูดอย่างคร่าวๆก็คือถังน้ำร้อนที่วางไว้ในที่เย็นหรือชุดน้ำชาร้อนสักแก้วเพื่อให้เย็นในตู้เย็น (อย่าทำอย่างนั้น!) เป็นตัวอย่างของ TOA แบบผสม และด้วยการเทชาลงในจานรองและทำให้เย็นลงด้วยวิธีนี้เราจะได้รับตัวอย่างของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหมุนเวียนพร้อมหัวฉีด (จานรองในตัวอย่างนี้มีบทบาทเป็นหัวฉีด) ซึ่งจะสัมผัสกับอากาศแวดล้อมก่อนและใช้อุณหภูมิ จากนั้นจึงใช้ความร้อนบางส่วนจากชาร้อนที่เทลงในนั้นโดยพยายามที่จะนำสื่อทั้งสองเข้าสู่สภาวะสมดุลทางความร้อน อย่างไรก็ตามตามที่เราได้ค้นพบไปแล้วก่อนหน้านี้การใช้การนำความร้อนในการถ่ายเทความร้อนจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกสื่อหนึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าดังนั้น TOA ที่มีประโยชน์มากกว่าในแง่ของการถ่ายเทความร้อน (และใช้กันอย่างแพร่หลาย) ในปัจจุบันแน่นอนว่า พักฟื้น.

ตัวอย่างการคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

เพื่อคำนวณกำลังไฟฟ้าที่ต้องการ (คำถาม 0) ใช้สูตรสมดุลความร้อน ที่นี่ พุธ ทำหน้าที่เป็นความจุความร้อนจำเพาะ (ค่าตาราง) เพื่อให้การคำนวณง่ายขึ้นคุณสามารถลดระดับความจุความร้อนได้

ควรระลึกไว้เสมอว่าตามสูตรไม่ว่าจะคำนวณด้านใดก็ตาม

จากนั้นคุณต้องหาพื้นที่ผิวที่ต้องการตามสมการการถ่ายเทความร้อนพื้นฐานโดยที่ k คือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนและ บันทึกΔTav - หัวอุณหภูมิลอการิทึมเฉลี่ยคำนวณโดยสูตร:

ด้วยค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่ไม่แน่นอนตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นจะคำนวณโดยใช้วิธีที่ซับซ้อนกว่า สามารถใช้สูตรคำนวณเกณฑ์เรย์โนลด์ได้

เมื่อพบค่าของเกณฑ์ Prandtl ที่เราต้องการในตารางเราสามารถคำนวณเกณฑ์ Nusselt ของสูตรได้โดยที่ n = 0.3 - เมื่อทำให้ของเหลวเย็นลง n = 0.4 - เมื่อให้ความร้อนของเหลว

นอกจากนี้ตามสูตรคุณสามารถคำนวณค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนจากตัวพาความร้อนใด ๆ ไปยังผนังและตามสูตรกำหนดค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่แทนที่ในสูตรซึ่งคำนวณพื้นที่ผิวการถ่ายเทความร้อน

การคำนวณความร้อนและโครงสร้าง

การคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบพักฟื้นใด ๆ สามารถทำได้โดยอาศัยผลของการคำนวณความร้อนไฮดรอลิกและความแข็งแรง เป็นพื้นฐานบังคับในการออกแบบอุปกรณ์ใหม่และเป็นพื้นฐานสำหรับวิธีการคำนวณสำหรับรุ่นต่อ ๆ ไปของสายผลิตภัณฑ์ประเภทเดียวกัน งานหลักของการคำนวณความร้อนของ TOA คือการกำหนดพื้นที่ที่ต้องการของพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อการทำงานที่มั่นคงของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนและการรักษาพารามิเตอร์ที่ต้องการของสื่อที่เต้าเสียบบ่อยครั้งในการคำนวณดังกล่าววิศวกรจะได้รับค่าโดยพลการของลักษณะมวลและขนาดของอุปกรณ์ในอนาคต (วัสดุเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อขนาดของแผ่นเรขาคณิตของลำแสงประเภทและวัสดุของครีบ ฯลฯ ) ดังนั้นหลังจาก การระบายความร้อนมักจะทำการคำนวณเชิงสร้างสรรค์ของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน อันที่จริงถ้าในขั้นตอนแรกวิศวกรคำนวณพื้นที่ผิวที่ต้องการสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางท่อที่กำหนดเช่น 60 มม. และความยาวของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนกลายเป็นประมาณหกสิบเมตรก็จะมีเหตุผลมากกว่าที่จะถือว่า a เปลี่ยนไปใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหลายทางหรือเป็นแบบเปลือกและท่อหรือเพื่อเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ

การคำนวณไฮดรอลิก

ไฮดรอลิกหรืออุทกกลศาสตร์ตลอดจนการคำนวณทางอากาศพลศาสตร์จะดำเนินการเพื่อกำหนดและปรับการสูญเสียแรงดันไฮดรอลิก (อากาศพลศาสตร์) ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนให้เหมาะสมรวมทั้งคำนวณต้นทุนพลังงานเพื่อเอาชนะพวกมัน การคำนวณเส้นทางช่องหรือท่อสำหรับทางเดินของสารหล่อเย็นถือเป็นงานหลักสำหรับบุคคล - เพื่อเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการถ่ายเทความร้อนในพื้นที่นี้ นั่นคือสื่อหนึ่งควรถ่ายเทและอีกสื่อหนึ่งควรได้รับความร้อนมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในช่วงเวลาต่ำสุดของการไหล สำหรับสิ่งนี้มักใช้พื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนเพิ่มเติมในรูปแบบของพื้นผิวที่พัฒนาแล้ว (เพื่อแยกชั้นเคลือบลามินาร์ขอบเขตและเพิ่มการไหลของกังหัน) อัตราส่วนสมดุลที่เหมาะสมของการสูญเสียไฮดรอลิกพื้นที่ผิวแลกเปลี่ยนความร้อนลักษณะน้ำหนักและขนาดและพลังงานความร้อนที่ถูกลบออกเป็นผลมาจากการคำนวณ TOA ทั้งแบบระบายความร้อนไฮดรอลิกและเชิงสร้างสรรค์

การคำนวณการยืนยัน

การคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจะดำเนินการในกรณีที่จำเป็นต้องวางระยะขอบสำหรับกำลังหรือสำหรับพื้นที่ของพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อน พื้นผิวถูกสงวนไว้ด้วยเหตุผลหลายประการและในสถานการณ์ที่แตกต่างกัน: หากจำเป็นต้องใช้ตามเงื่อนไขการอ้างอิงหากผู้ผลิตตัดสินใจที่จะเพิ่มระยะขอบเพิ่มเติมเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนดังกล่าวจะเริ่มทำงานและเพื่อลด เกิดข้อผิดพลาดในการคำนวณ ในบางกรณีจำเป็นต้องใช้ความซ้ำซ้อนในการปัดเศษผลลัพธ์ของขนาดการออกแบบในกรณีอื่น ๆ (เครื่องระเหย, เครื่องประหยัด) ขอบพื้นผิวจะถูกนำมาใช้ในการคำนวณความสามารถของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับการปนเปื้อนกับน้ำมันคอมเพรสเซอร์ที่มีอยู่ในวงจรทำความเย็น และต้องคำนึงถึงคุณภาพของน้ำที่ต่ำด้วย หลังจากใช้งานเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอย่างต่อเนื่องโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิสูงเครื่องชั่งจะตกตะกอนบนพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนของอุปกรณ์ลดค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนและส่งผลให้การกำจัดความร้อนลดลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้นวิศวกรที่มีความสามารถในการคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจากน้ำสู่น้ำจึงให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับความซ้ำซ้อนเพิ่มเติมของพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อน นอกจากนี้ยังมีการคำนวณการตรวจสอบเพื่อดูว่าอุปกรณ์ที่เลือกจะทำงานอย่างไรในโหมดรองอื่น ๆ ตัวอย่างเช่นในเครื่องปรับอากาศส่วนกลาง (หน่วยจ่ายอากาศ) เครื่องทำความร้อนของเครื่องทำความร้อนเครื่องแรกและเครื่องที่สองซึ่งใช้ในฤดูหนาวมักใช้ในฤดูร้อนเพื่อทำให้อากาศที่เข้ามาเย็นลงโดยการจ่ายน้ำเย็นไปยังท่อของอากาศ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน วิธีการทำงานและพารามิเตอร์ที่จะให้ไว้ช่วยให้คุณสามารถประเมินการคำนวณการตรวจสอบความถูกต้องได้

ข้อมูลที่จำเป็น

ในการคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจำเป็นต้องให้ข้อมูลต่อไปนี้:

• อุณหภูมิขาเข้าและทางออกของทั้งสองวงจร ยิ่งมีความแตกต่างกันมากเท่าไหร่ขนาดและราคาของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่เหมาะสมก็จะยิ่งเล็กลงเท่านั้น
• ระดับความดันและอุณหภูมิสูงสุดของสื่อการทำงาน ยิ่งพารามิเตอร์ต่ำหน่วยก็จะยิ่งถูกลง
• ตัวบ่งชี้อัตราการไหลมวลของสารหล่อเย็นในทั้งสองวงจร กำหนดทรูพุตของหน่วยส่วนใหญ่มักจะระบุปริมาณการใช้น้ำ หากคุณคูณตัวเลขสำหรับปริมาณงานและความหนาแน่นคุณจะได้รับการไหลของมวลรวม
• พลังงานความร้อน (โหลด) กำหนดปริมาณความร้อนที่หน่วยให้ออก การคำนวณภาระความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนดำเนินการตามสูตร P = m × cp ×δtโดยที่ m หมายถึงอัตราการไหลของตัวกลาง cp คือความจุความร้อนจำเพาะและδtคือความแตกต่างของอุณหภูมิที่ ทางเข้าและทางออกของวงจร

ในการคำนวณการถ่ายเทความร้อนของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจำเป็นต้องคำนึงถึงลักษณะเพิ่มเติมด้วย ประเภทของสื่อการทำงานและดัชนีความหนืดเป็นตัวกำหนดวัสดุของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน คุณจะต้องมีข้อมูลเกี่ยวกับหัวอุณหภูมิเฉลี่ย (คำนวณโดยสูตร) ​​และระดับการปนเปื้อนในสภาพแวดล้อมการทำงาน พารามิเตอร์หลังไม่ค่อยถูกนำมาพิจารณาเนื่องจากจำเป็นต้องใช้ในกรณีพิเศษเท่านั้น

การคำนวณกำลังของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจำเป็นต้องมีข้อมูลที่ถูกต้องเกี่ยวกับพารามิเตอร์ข้างต้น ข้อมูลสามารถหาได้จาก TU หรือสัญญาจากองค์กรจัดหาความร้อนเช่นเดียวกับ TOR ของวิศวกร

การคำนวณการวิจัย

การคำนวณการวิจัยของ TOA ดำเนินการบนพื้นฐานของผลที่ได้รับจากการคำนวณทางความร้อนและการตรวจสอบ ตามกฎแล้วพวกเขาจำเป็นต้องทำการแก้ไขล่าสุดสำหรับการออกแบบของอุปกรณ์ที่คาดการณ์ไว้ นอกจากนี้ยังดำเนินการเพื่อแก้ไขสมการใด ๆ ที่วางไว้ในแบบจำลองการคำนวณที่นำไปใช้ TOA ซึ่งได้รับในเชิงประจักษ์ (ตามข้อมูลการทดลอง) การคำนวณการวิจัยเกี่ยวข้องกับการคำนวณนับสิบและบางครั้งก็นับร้อยการคำนวณตามแผนพิเศษที่พัฒนาและนำไปใช้ในการผลิตตามทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ของการวางแผนการทดลอง จากผลการวิจัยพบว่าอิทธิพลของเงื่อนไขต่างๆและปริมาณทางกายภาพที่มีต่อตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของ TOA ถูกเปิดเผย

การคำนวณอื่น ๆ

เมื่อคำนวณพื้นที่ของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนอย่าลืมเกี่ยวกับความต้านทานของวัสดุ การคำนวณความแข็งแรงของ TOA รวมถึงการตรวจสอบหน่วยที่ออกแบบสำหรับความเค้นแรงบิดสำหรับการใช้ช่วงเวลาการทำงานสูงสุดที่อนุญาตกับชิ้นส่วนและส่วนประกอบของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนในอนาคต ด้วยขนาดที่น้อยที่สุดผลิตภัณฑ์จะต้องมีความทนทานมั่นคงและรับประกันการทำงานที่ปลอดภัยในหลาย ๆ ด้านแม้ในสภาวะการทำงานที่กดดัน

การคำนวณแบบไดนามิกจะดำเนินการเพื่อกำหนดลักษณะต่างๆของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่โหมดตัวแปรของการทำงาน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อในท่อ

ลองพิจารณาการคำนวณที่ง่ายที่สุดของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อในท่อ โครงสร้าง TOA ประเภทนี้ถูกทำให้ง่ายขึ้นมากที่สุด ตามกฎแล้วผู้ให้บริการความร้อนจะได้รับอนุญาตให้เข้าไปในท่อด้านในของอุปกรณ์เพื่อลดการสูญเสียและตัวส่งความร้อนระบายความร้อนจะเปิดเข้าไปในปลอกหรือเข้าไปในท่อด้านนอก งานของวิศวกรในกรณีนี้จะลดลงเป็นการกำหนดความยาวของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนตามพื้นที่ที่คำนวณได้ของพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนและเส้นผ่านศูนย์กลางที่กำหนด

ควรเพิ่มที่นี่ว่าแนวคิดของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในอุดมคติถูกนำมาใช้ในอุณหพลศาสตร์นั่นคือเครื่องมือที่มีความยาวไม่สิ้นสุดซึ่งสารหล่อเย็นทำงานในรูปแบบการไหลย้อนกลับและความแตกต่างของอุณหภูมิจะถูกกระตุ้นอย่างเต็มที่ระหว่างพวกเขา การออกแบบหลอดในท่อมีความใกล้เคียงกับข้อกำหนดเหล่านี้ และถ้าคุณเรียกใช้สารหล่อเย็นในแบบทวนกระแสก็จะเรียกว่า "การไหลย้อนกลับจริง" (ไม่ใช่การไหลข้ามเหมือนในแผ่น TOA) หัวอุณหภูมิจะถูกกระตุ้นอย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุดด้วยการเคลื่อนไหวดังกล่าว อย่างไรก็ตามเมื่อคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อในท่อควรมีความเป็นจริงและอย่าลืมเกี่ยวกับส่วนประกอบโลจิสติกส์รวมถึงความสะดวกในการติดตั้ง ความยาวของ eurotruck คือ 13.5 เมตรและห้องเทคนิคบางห้องไม่ได้รับการปรับให้เข้ากับการลื่นไถลและการติดตั้งอุปกรณ์ที่มีความยาวนี้

แผนภาพการเชื่อมต่อ

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ทำงานบนหลักการน้ำสู่น้ำมีรูปแบบการเชื่อมต่อที่แตกต่างกันอย่างไรก็ตามวงจรประเภทหลักจะติดตั้งกับท่อกระจายของเครือข่ายความร้อน (สามารถเป็นแบบส่วนตัวหรือขายโดยบริการในเมือง) และประเภททุติยภูมิ วงจรถูกติดตั้งกับท่อส่งน้ำ
ส่วนใหญ่มักขึ้นอยู่กับการตัดสินใจของโครงการว่าอนุญาตให้ใช้การเชื่อมต่อประเภทใด นอกจากนี้รูปแบบการติดตั้งและการเลือกใช้ตามบรรทัดฐานของ "การออกแบบชุดทำความร้อน" และในมาตรฐานกิจการร่วมค้าภายใต้หมายเลข 41-101-95 หากอัตราส่วนและความแตกต่างของการไหลของความร้อนของน้ำสูงสุดที่เป็นไปได้สำหรับการจ่ายน้ำร้อนต่อการไหลของความร้อนเพื่อให้ความร้อนถูกกำหนดในช่วงตั้งแต่≤0.2ถึง≥1พื้นฐานจะเป็นแผนภาพการเชื่อมต่อในขั้นตอนเดียวและถ้าจาก0.2≤ ถึง≤1จากนั้นสององศา ...

มาตรฐาน

รูปแบบที่เรียบง่ายและคุ้มค่าที่สุดในการดำเนินการคือแบบขนาน ด้วยรูปแบบนี้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจะติดตั้งเป็นอนุกรมตามวาล์วควบคุมนั่นคือวาล์วปิดและขนานกับเครือข่ายความร้อนทั้งหมด เพื่อให้เกิดการแลกเปลี่ยนความร้อนสูงสุดภายในระบบจำเป็นต้องมีอัตราการบริโภคตัวพาความร้อนสูง

โครงการสองขั้นตอน

ระบบผสมสองขั้นตอน
หากคุณใช้โครงร่างสองขั้นตอนน้ำจะถูกทำให้ร้อนในอุปกรณ์อิสระคู่หนึ่งหรือในการติดตั้งแบบโมโนบล็อก สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าโครงร่างการติดตั้งและความซับซ้อนจะขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าเครือข่ายโดยรวม ในทางกลับกันด้วยรูปแบบสองขั้นตอนระดับประสิทธิภาพของระบบทั้งหมดจะเพิ่มขึ้นและปริมาณการใช้ตัวพาความร้อนก็ลดลงเช่นกัน (มากถึง 40 เปอร์เซ็นต์)

ด้วยโครงการนี้การเตรียมน้ำจะเกิดขึ้นในสองขั้นตอน ในขั้นตอนแรกจะใช้พลังงานความร้อนทำให้น้ำร้อนถึง 40 องศาและในขั้นตอนที่สองน้ำจะร้อนถึง 60 องศา

การเชื่อมต่อแบบอนุกรม

โครงร่างลำดับสองขั้นตอน
โครงร่างดังกล่าวดำเนินการภายใต้กรอบของหนึ่งในอุปกรณ์สำหรับแลกเปลี่ยนความร้อนของการจ่ายน้ำร้อนและตัวแลกเปลี่ยนความร้อนประเภทนี้มีความซับซ้อนในการออกแบบมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับโครงร่างมาตรฐาน นอกจากนี้ยังจะเสียค่าใช้จ่ายมากขึ้น

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ

ดังนั้นบ่อยครั้งที่การคำนวณของอุปกรณ์ดังกล่าวจะไหลเข้าสู่การคำนวณของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อได้อย่างราบรื่น นี่คืออุปกรณ์ที่มัดท่ออยู่ในตัวเรือนเดียว (ปลอก) ล้างด้วยสารหล่อเย็นหลายชนิดขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของอุปกรณ์ ตัวอย่างเช่นในคอนเดนเซอร์สารทำความเย็นจะไหลเข้าไปในแจ็คเก็ตและน้ำเข้าไปในท่อ ด้วยวิธีการเคลื่อนย้ายสื่อนี้ช่วยให้สามารถควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ได้สะดวกและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ในเครื่องระเหยในทางตรงกันข้ามสารทำความเย็นจะเดือดในท่อและในขณะเดียวกันก็จะถูกล้างด้วยของเหลวที่ระบายความร้อน (น้ำน้ำเกลือไกลคอล ฯลฯ ) ดังนั้นการคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อจึงลดลงเพื่อลดขนาดของอุปกรณ์ ในขณะที่เล่นกับเส้นผ่านศูนย์กลางของปลอกเส้นผ่านศูนย์กลางและจำนวนท่อด้านในและความยาวของอุปกรณ์วิศวกรจะคำนวณถึงค่าที่คำนวณได้ของพื้นที่ของพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อน

การกำหนดค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน

สำหรับการคำนวณเบื้องต้นของอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนและการตรวจสอบประเภทต่างๆจะใช้ค่าสัมประสิทธิ์โดยประมาณซึ่งเป็นมาตรฐานสำหรับบางประเภท:

• ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนสำหรับกระบวนการควบแน่นของไอน้ำ - ตั้งแต่ 4000 ถึง 15,000 W / (m2K);
• ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนสำหรับน้ำที่เคลื่อนผ่านท่อ - ตั้งแต่ 1200 ถึง 5800 W / (m2K);
• ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนจากคอนเดนเสทที่เป็นไอไปยังน้ำ - ตั้งแต่ 800 ถึง 3500 W / (m2K)

การคำนวณที่แน่นอนของค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน (K) ดำเนินการตามสูตรต่อไปนี้:

ในสูตรนี้:

• α1คือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนสำหรับตัวกลางให้ความร้อน (แสดงเป็น W / (m2K))
• α2คือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนสำหรับตัวพาความร้อน (แสดงเป็น W / (m2K))
• δst - พารามิเตอร์ของความหนาของผนังท่อ (แสดงเป็นเมตร);
• λst - ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนของวัสดุที่ใช้สำหรับท่อ (แสดงเป็น W / (m * K))

สูตรดังกล่าวให้ผลลัพธ์ที่ "เหมาะ" ซึ่งโดยปกติจะไม่สอดคล้องกับสถานการณ์จริง 100% ดังนั้นจึงมีการเพิ่มพารามิเตอร์อื่นในสูตร - Rzag

นี่คือตัวบ่งชี้ความต้านทานความร้อนของสารปนเปื้อนต่างๆที่ก่อตัวบนพื้นผิวทำความร้อนของท่อ (เช่นมาตราส่วนธรรมดาเป็นต้น)

สูตรสำหรับตัวบ่งชี้มลพิษมีลักษณะดังนี้:

R = δ1 / λ1 + δ2 / λ2

ในสูตรนี้:

• δ1คือความหนาของชั้นตะกอนที่ด้านในของท่อ (เป็นเมตร)
• δ2คือความหนาของชั้นตะกอนที่ด้านนอกของท่อ (เป็นเมตร)
• λ1และλ2คือค่าของสัมประสิทธิ์การนำความร้อนสำหรับชั้นมลพิษที่สอดคล้องกัน (แสดงเป็น W / (m * K))

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

หนึ่งในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่พบมากที่สุดในปัจจุบันคือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อแบบครีบ เรียกอีกอย่างว่าขดลวด ที่ใดก็ตามที่พวกเขาไม่ได้ติดตั้งโดยเริ่มจากหน่วยแฟนคอยล์ (จากพัดลม + คอยล์ภาษาอังกฤษคือ "พัดลม" + "คอยล์") ในบล็อกภายในของระบบแยกและลงท้ายด้วยตัวระบายก๊าซขนาดใหญ่ (การสกัดความร้อนจากก๊าซเรือนไฟร้อนและ ถ่ายโอนเพื่อให้ความร้อนต้องการ) ในโรงงานหม้อไอน้ำที่ CHP นี่คือเหตุผลที่การออกแบบตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบขดลวดขึ้นอยู่กับการใช้งานที่ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจะทำงาน เครื่องทำความเย็นอากาศอุตสาหกรรม (VOP) ที่ติดตั้งในห้องแช่แข็งเนื้อสัตว์ในตู้แช่แข็งที่มีอุณหภูมิต่ำและที่เครื่องทำความเย็นอาหารอื่น ๆ จำเป็นต้องมีคุณสมบัติการออกแบบบางประการในประสิทธิภาพ ระยะห่างระหว่าง lamellas (ซี่โครง) ควรมากที่สุดเพื่อเพิ่มเวลาการทำงานต่อเนื่องระหว่างรอบการละลายน้ำแข็ง ในทางตรงกันข้ามเครื่องระเหยสำหรับศูนย์ข้อมูล (ศูนย์ประมวลผลข้อมูล) จะถูกทำให้กะทัดรัดที่สุดเท่าที่จะทำได้โดยยึดระยะห่างให้น้อยที่สุด เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนดังกล่าวทำงานใน "โซนสะอาด" ล้อมรอบด้วยตัวกรองชั้นดี (ถึงระดับ HEPA) ดังนั้นการคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อจึงดำเนินการโดยเน้นที่การลดขนาดให้น้อยที่สุด

แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน

ปัจจุบันเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นอยู่ในความต้องการที่มั่นคง ตามการออกแบบของพวกเขาพวกเขาพับได้อย่างสมบูรณ์และกึ่งเชื่อมประสานทองแดงและนิกเกิลประสานเชื่อมและประสานโดยวิธีการแพร่กระจาย (โดยไม่ต้องบัดกรี) การออกแบบการระบายความร้อนของแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนมีความยืดหยุ่นเพียงพอและไม่ยากโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวิศวกร ในขั้นตอนการเลือกคุณสามารถเล่นกับประเภทของแผ่นความลึกของการเจาะช่องประเภทของซี่โครงความหนาของเหล็กวัสดุที่แตกต่างกันและที่สำคัญที่สุดคืออุปกรณ์รุ่นขนาดมาตรฐานจำนวนมากที่มีขนาดต่างกัน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเหล่านี้มีขนาดต่ำและกว้าง (สำหรับการทำความร้อนด้วยไอน้ำ) หรือสูงและแคบ (เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแยกสำหรับระบบปรับอากาศ) พวกเขามักใช้สำหรับสื่อเปลี่ยนเฟสนั่นคือคอนเดนเซอร์เครื่องระเหยตัวลดอุณหภูมิเครื่องควบแน่นก่อนคอนเดนเซอร์ ฯลฯ การคำนวณความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนตามรูปแบบสองเฟสทำได้ยากกว่าเล็กน้อย เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบของเหลว - ของเหลว แต่สำหรับวิศวกรที่มีประสบการณ์งานนี้สามารถแก้ไขได้และไม่ใช่เรื่องยากโดยเฉพาะ เพื่ออำนวยความสะดวกในการคำนวณดังกล่าวนักออกแบบสมัยใหม่จึงใช้ฐานคอมพิวเตอร์ทางวิศวกรรมซึ่งคุณสามารถค้นหาข้อมูลที่จำเป็นมากมายรวมถึงไดอะแกรมสถานะของสารทำความเย็นในการสแกนใด ๆ เช่นโปรแกรม CoolPack

การคำนวณแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน - วิธีการกำหนดพารามิเตอร์อย่างถูกต้อง?

หลักการทั่วไปของการออกแบบโครงร่างการจ่ายความร้อน

ระบบจ่ายความร้อนเป็นระบบสำหรับขนส่งพลังงานความร้อน (ในรูปของน้ำอุ่นหรือไอน้ำ) จากแหล่งความร้อนไปยังผู้บริโภค
ระบบจ่ายความร้อนโดยทั่วไปประกอบด้วยสามส่วนคือแหล่งความร้อนผู้ใช้ความร้อนเครือข่ายความร้อนซึ่งทำหน้าที่ในการขนส่งความร้อนจากแหล่งไปยังผู้บริโภค

1. หม้อไอน้ำที่ CHP หรือห้องหม้อไอน้ำ
2. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเครือข่าย
3. ปั๊มหมุนเวียน.
4. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับระบบจ่ายน้ำร้อน
5. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนระบบทำความร้อน

บทบาทขององค์ประกอบวงจร:

• หน่วยหม้อไอน้ำ - แหล่งความร้อนการถ่ายเทความร้อนจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงไปยังสารหล่อเย็น
• อุปกรณ์สูบน้ำ - สร้างการไหลเวียนของสารหล่อเย็น
• ท่อส่ง - จัดหาสารหล่อเย็นที่ให้ความร้อนจากแหล่งที่มาไปยังผู้บริโภค
• ส่งคืนท่อ - ส่งคืนผู้ให้บริการความร้อนที่ระบายความร้อนไปยังแหล่งที่มาจากผู้บริโภค
• อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน - การแปลงพลังงานความร้อน

แผนภูมิอุณหภูมิ

ในประเทศของเรามีการใช้การควบคุมคุณภาพของการจ่ายความร้อนให้กับผู้บริโภค นั่นคือโดยไม่ต้องเปลี่ยนอัตราการไหลของสารหล่อเย็นผ่านระบบที่ใช้ความร้อนความแตกต่างของอุณหภูมิที่ทางเข้าและทางออกของระบบจะเปลี่ยนไป

สิ่งนี้ทำได้โดยการเปลี่ยนอุณหภูมิในท่อจ่ายขึ้นอยู่กับอุณหภูมิภายนอก ยิ่งอุณหภูมิภายนอกต่ำลงอุณหภูมิการไหลก็จะยิ่งสูงขึ้น ดังนั้นอุณหภูมิของท่อส่งกลับก็เปลี่ยนไปตามความสัมพันธ์นี้เช่นกัน และระบบทั้งหมดที่ใช้ความร้อนได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงข้อกำหนดเหล่านี้

กราฟของการขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของสารหล่อเย็นในท่อจ่ายและท่อส่งคืนเรียกว่ากราฟอุณหภูมิของระบบจ่ายความร้อน

ตารางอุณหภูมิถูกกำหนดโดยแหล่งจ่ายความร้อนขึ้นอยู่กับความจุความต้องการของเครือข่ายความร้อนและความต้องการของผู้บริโภค เส้นโค้งอุณหภูมิได้รับการตั้งชื่อตามอุณหภูมิสูงสุดในท่อจ่ายและท่อส่งคืน: 150/70, 95/70 ...

การตัดกราฟในส่วนบน - เมื่อห้องหม้อไอน้ำมีความจุไม่เพียงพอ

การตัดกราฟในส่วนล่าง - เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของระบบ DHW

ระบบทำความร้อนทำงานตามตาราง 95/70 เป็นหลักเพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิเฉลี่ยในฮีตเตอร์ 82.5 ° C ที่ -30 ° C

หากแหล่งจ่ายความร้อนจัดเตรียมอุณหภูมิที่ต้องการในท่อจ่ายอุณหภูมิที่ต้องการในท่อส่งกลับจะถูกจัดเตรียมโดยผู้บริโภคความร้อนด้วยระบบการใช้ความร้อน หากมีการประเมินอุณหภูมิของน้ำที่ไหลกลับจากผู้บริโภคมากเกินไปนั่นหมายถึงการทำงานที่ไม่น่าพอใจของระบบของเขาและทำให้เกิดการปรับเนื่องจากจะนำไปสู่การเสื่อมสภาพในการทำงานของแหล่งความร้อน ในขณะเดียวกันประสิทธิภาพของมันก็ลดลง ดังนั้นจึงมีองค์กรควบคุมพิเศษที่ตรวจสอบว่าระบบที่ใช้ความร้อนของผู้บริโภคให้อุณหภูมิของน้ำไหลกลับตามตารางอุณหภูมิหรือต่ำกว่า อย่างไรก็ตามในบางกรณีอนุญาตให้มีการประเมินค่าสูงเกินไปเช่น เมื่อติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

ตารางเวลา 150/70 จะช่วยให้การถ่ายเทความร้อนจากแหล่งความร้อนที่มีการใช้ตัวพาความร้อนต่ำกว่าอย่างไรก็ตามตัวพาความร้อนที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 105 ° C ไม่สามารถจ่ายให้กับระบบทำความร้อนภายในบ้านได้ ดังนั้นกำหนดการจึงลดลงเช่น 95/70 การลดระดับทำได้โดยการติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหรือผสมน้ำไหลกลับลงในท่อจ่าย

ระบบไฮดรอลิกเครือข่ายทำความร้อน

การไหลเวียนของน้ำในระบบจ่ายความร้อนดำเนินการโดยปั๊มเครือข่ายที่บ้านหม้อไอน้ำและจุดทำความร้อน เนื่องจากความยาวของเส้นค่อนข้างมากความแตกต่างของแรงดันในท่อจ่ายและท่อส่งกลับที่ปั๊มสร้างขึ้นจะลดลงตามระยะห่างจากปั๊ม

จะเห็นได้จากรูปที่ผู้บริโภคที่อยู่ห่างไกลที่สุดมีแรงดันตกน้อยที่สุดเท่าที่มีอยู่ ได้แก่ .สำหรับการทำงานตามปกติของระบบที่ใช้ความร้อนจำเป็นที่จะต้องมีความต้านทานต่อไฮดรอลิกต่ำที่สุดเพื่อให้แน่ใจว่ามีน้ำไหลผ่านตามต้องการ

การคำนวณแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับระบบทำความร้อน

สามารถเตรียมน้ำร้อนได้โดยการให้ความร้อนในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

เมื่อไหร่ การคำนวณแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อให้ได้น้ำร้อนข้อมูลเริ่มต้นจะถูกนำมาใช้ในช่วงเวลาที่หนาวที่สุดนั่นคือเมื่อต้องการอุณหภูมิสูงสุดและการใช้ความร้อนสูงสุด นี่เป็นกรณีที่เลวร้ายที่สุดสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ออกแบบมาเพื่อให้ความร้อน

ความไม่ชอบมาพากลของการคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับระบบทำความร้อนคืออุณหภูมิของน้ำไหลกลับที่สูงเกินไปที่ด้านความร้อน สิ่งนี้ได้รับอนุญาตตามวัตถุประสงค์เนื่องจากโดยหลักการแล้วเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่พื้นผิวใด ๆ ไม่สามารถทำให้น้ำไหลกลับเย็นลงตามอุณหภูมิของกราฟได้หากน้ำที่มีอุณหภูมิของกราฟเข้าสู่ทางเข้าไปยังตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่ด้านที่ร้อน โดยปกติจะอนุญาตให้มีความแตกต่าง 5-15 ° C

การคำนวณแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับระบบ DHW

เมื่อไหร่ การคำนวณแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับระบบน้ำร้อน ข้อมูลเริ่มต้นจะถูกนำมาใช้สำหรับช่วงการเปลี่ยนแปลงนั่นคือเมื่ออุณหภูมิของตัวส่งความร้อนต่ำ (โดยปกติคือ 70 ° C) น้ำเย็นจะมีอุณหภูมิต่ำสุด (2-5 ° C) และระบบทำความร้อนจะยังคงอยู่ การดำเนินงาน - คือเดือนพฤษภาคม - กันยายน นี่เป็นกรณีที่เลวร้ายที่สุดสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน DHW

ภาระการออกแบบสำหรับระบบ DHW จะพิจารณาจากความพร้อมใช้งานในสถานที่ที่มีการติดตั้งตัวแลกเปลี่ยนความร้อนของถังเก็บข้อมูล

ในกรณีที่ไม่มีถังเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นได้รับการออกแบบมาเพื่อให้รับน้ำหนักได้สูงสุด นั่นคือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจะต้องให้ความร้อนแก่น้ำแม้จะมีปริมาณน้ำสูงสุดก็ตาม

ต่อหน้าถังเก็บเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นได้รับการออกแบบมาสำหรับโหลดเฉลี่ยรายชั่วโมง ถังสะสมจะถูกเติมอย่างต่อเนื่องเพื่อชดเชยการดึงออกสูงสุด เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนควรเติมเต็มถังเท่านั้น

อัตราส่วนของการโหลดสูงสุดและเฉลี่ยต่อชั่วโมงในบางกรณีถึง 4-5 เท่า

โปรดทราบว่าสะดวกในการคำนวณตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นในโปรแกรมคำนวณ "Ridan" ของเราเอง