Fin tipi bir ısı eşanjörünün ısı transfer oranı nasıl hesaplanır?

Selam! Bir tedarikçisi olarakFin tipi ısı eşanjörü, Sık sık bu şık cihazların ısı transfer hızının nasıl hesaplanacağı sorulur. Bu yüzden, bir ısı transferi vızıltısı olmasanız bile, anlaşılması kolay bir şekilde parçalayacağımı düşündüm.

Öncelikle, Fin tipi bir ısı eşanjörünün ne olduğu hakkında konuşalım. Isı transferi için mevcut yüzey alanını arttırmak için yüzgeçleri kullanarak iki sıvı - genellikle bir sıvı ve gaz - arasında ısıyı aktaran bir cihazdır. Bu tasarım, Fin tipi ısı eşanjörlerini HVAC sistemlerinden endüstriyel süreçlere kadar çeşitli endüstrilerde süper verimli ve yaygın olarak kullanılmaktadır.

Şimdi, ısı transfer hızını hesaplamanın cesuruna girelim. Bilmeniz gereken birkaç temel faktör ve denklem vardır.

Isı transferinin temelleri

Isı transferi üç şekilde gerçekleşebilir: iletim, konveksiyon ve radyasyon. Fin tipi ısı eşanjörlerinde iletim ve konveksiyon ana oyunculardır.

İletim, ısının katı bir malzemeden aktarılmasıdır. Isı eşanjörümüzde, bu yüzgeçlerde ve tüplerde meydana gelir. İletim oranı, bir katı yoluyla ısı transfer hızının (q), malzeme boyunca sıcaklık farkı, ısının aktığı çapraz kesit alanı (a) ve malzemenin termal iletkenliği (k) ile orantılı olduğunu ve malzemenin kalınlığı (l) ile ters orantılı olduğunu belirten Fourier yasası tarafından yönetilir. Denklem (q = - ka \ frac {dt} {dx}), burada (\ frac {dt} {dx}) sıcaklık gradyanıdır.

Öte yandan konveksiyon, katı bir yüzey ve bir sıvı arasında ısı transferidir. Ya zorla konveksiyon (sıvı fan veya pompa gibi harici bir kuvvetle hareket ettirildiğinde) veya doğal konveksiyon (sıvı sıcaklık değişimlerinin neden olduğu yoğunluk farklılıkları nedeniyle hareket ettiğinde) olabilir. Konveksiyondan kaynaklanan ısı transfer hızı Newton'un soğutma yasası ile verilir: (q = ha \ delta t), burada (h) konvektif ısı transfer katsayısıdır, (a) yüzey alanıdır ve (\ delta t) katı yüzey ve sıvı arasındaki sıcaklık farkıdır.

Fin tipi bir ısı eşanjöründe ısı transfer hızının hesaplanması

FIN tipi bir ısı eşanjöründe genel ısı transfer hızını hesaplamak için genellikle genel ısı transfer katsayısı (U) kavramını kullanırız. Genel ısı transfer katsayısı, ısı eşanjörünün sıcak ve soğuk taraflarındaki ısı transferine karşı dirençleri ve tüplerin duvarından iletimden kaynaklanan direnci dikkate alır.

Bir ısı eşanjöründeki ısı transfer hızı denklemi (q = ua \ delta t_ {lm}), burada (u) toplam ısı transfer katsayısıdır, (a) toplam ısı transfer alanı (yüzgeçler dahil) ve (\ delta t_ {lm}) log - ortalama sıcaklık farkıdır.

1. Toplam ısı transfer katsayısının belirlenmesi (U)

Genel ısı transfer katsayısı aşağıdaki denklem kullanılarak hesaplanabilir: (\ frac {1} {u} = \ frac {1} {h_i}+\ frac {\ ln (r_o/r_i)} {2 \ pi \ pi Kl}+\ frac {r_fo} {k_o}+\ frac {1} {h_o}), burada (h_i) ve (h_o) tüplerin iç ve dışındaki konvektif ısı transfer katsayılarıdır, (r_fi) ve (r_fo) (r_fo) (K_) (K_) (K_) (K_) (K_) (K_) (K_) (K_) (K_) (K_) (K_) (K_) (K_) (K_) (K_) (K_) (K_). Tüplerin iç ve dışındaki sıvıların termal iletkenlikleri, (r_i) ve (r_o) tüplerin iç ve dış yarıçaplarıdır, (k) tüp malzemesinin termal iletkenliğidir ve (l) tüpün uzunluğudur.

Konvektif ısı transfer katsayıları (H_I) ve (H_O) ampirik korelasyonlar kullanılarak belirlenebilir. Örneğin, bir tüpün içindeki zorla konveksiyon için, dittus - Boelter denklemi kullanılabilir: (nu = 0.023re^{0.8} pr^n), burada (nu = \ frac {hd} {k}), (\ frac {\ rho vd} {\ muc) {\ mu \) {{prAc \ {reynolds \ {reynolds \ {reynold {reyns \ {reyns frAc, c_p} {k}) prandtl sayısıdır, (d) tüpün çapıdır, (\ rho) sıvının yoğunluğudur, (v) akışkanın hızıdır, (\ mu) akışkanın dinamik viskozitesidir, (c_p) akışkanlığın spesifik ısı kapasitesidir ve (n = 0.4), ısıtma ve (n = 0.4), (n = 0.4), (n = 0.4), (n = 0.4), (n = 0.4), (n = 0.4), (n = 0.4), (n = 0.4), (n = 0.4), (n = 0.4), (n = 0.4), (n = 0.4) içindir.

2. Toplam ısı transfer alanının hesaplanması (a)

Fin tipi ısı eşanjörünün toplam ısı transfer alanı, tüplerin alanını ve yüzgeçlerin alanını içerir. Tüplerin alanı, iç yüzey alanı için (a_t = \ pi d_il) olarak hesaplanabilir ve dış yüzey alanı için (a_o = \ pi d_ol), burada (d_i) ve (d_o) tüplerin iç ve dış çaplarıdır ve (l) tüplerin uzunluğudur.

Finler alanı geometrilerine göre hesaplanabilir. Örneğin, dikdörtgen yüzgeçler için, tek bir yüzgecin alanı (a_f = 2l_fw_f+2t_fl_f) 'dır, burada (l_f) yüzgeç uzunluğudur, (w_f) yüzgeç genişliğidir ve (t_f) yüzgeç kalınlığıdır. Toplam yüzgeç alanı o zaman tek bir yüzgeç alanı yüzgeç sayısı ile çarpılır.

3. Günlük bulmak - ortalama sıcaklık farkı ((\ delta t_ {lm}))

Log - ortalama sıcaklık farkı, sıcak ve soğuk sıvılar arasındaki sıcaklık farkının ısı eşanjörünün uzunluğu boyunca değiştiğini açıklamak için kullanılır. (\ Delta t_1- \ delta t_2} {\ ln (\ delta t_2})} {\ delta t_1- \ delta t_2} {\ delta t_2})}), (\ delta t_1) ve (\ delta t_2) sıcaklıklar arasındaki sıcak akışkanlar arasındaki sıcaklık farklılıkları kullanılarak hesaplanır.

Özel düşünceler

Fin tipi bir ısı eşanjörünün ısı transfer hızını hesaplarken akılda tutulması gereken birkaç şey daha vardır.

• Fin Verimliliği: Finler ısıyı aktarmada% 100 verimli değildir. Fin verimliliği ((\ eta_f)), yüzgeç boyunca sıcaklığın yüzgeç tabanından ucuna düştüğünü dikkate alır. Fin verimliliği, FIN geometrisine bağlı olarak analitik veya sayısal yöntemler kullanılarak hesaplanabilir. Etkili yüzgeç alanı o zaman (a_ {fe} = \ eta_fa_f).
• Kireç: Zamanla, ısı eşanjörünün yüzeylerinde yataklar birikebilir ve ısı transferine karşı direnci artırabilir. Buna kirlenme denir. Daha önce de belirtildiği gibi, kirlenme dirençleri (R_FI) ve (R_FO), genel ısı transfer katsayısının hesaplanmasına dahil edilir.

Gerçek - Dünya Uygulamaları

Fin tipi ısı eşanjörleri çok çeşitli uygulamalarda kullanılır. Örneğin,SRL endüstriyel radyatörendüstriyel ortamlarda sıvıları soğutmak için yaygın olarak kullanılan bir tür Fin tipi ısı eşanjörüdür.Hava soğutmalı ısı eşanjörühavayı soğutma ortamı olarak kullanan başka bir örnektir.

Bu uygulamalarda, uygun tasarım ve çalışma için ısı transfer hızının doğru bir şekilde hesaplanması çok önemlidir. Örneğin, endüstriyel bir işlemde, ısı transfer hızı yanlış hesaplanırsa, ekipman sıvıyı istenen sıcaklığa soğutamaz, bu da verimsizliklere veya hatta işlem ekipmanına zarar veremez.

Sarmak ve uzanmak

Fin tipi bir ısı eşanjörünün ısı transfer hızının hesaplanması karmaşık görünebilir, ancak ısı transferinin temel prensiplerini anlayarak ve doğru denklemleri kullanarak yönetilebilir hale gelir. Fin tipi ısı eşanjörleri tedarikçisi olarak, bu hesaplamalarda size yardımcı olacak ve ihtiyaçlarınız için doğru ısı eşanjörünü almanızı sağlayacak uzmanlığa ve deneyime sahibiz.

Fin tipi bir ısı eşanjörü için pazardaysanız veya ısı transferi hesaplamaları hakkında daha fazla bilgiye ihtiyacınız varsa, ulaşmaktan çekinmeyin. Uygulamanız için en iyi seçimi yapmanıza yardımcı olmak için buradayız. Bir konuşma başlatalım ve ısı transfer gereksinimlerinizi karşılamak için nasıl birlikte çalışabileceğimizi görelim.

Referanslar

• Incopera, FP ve DeWitt, DP (2002). Isı ve kütle transferinin temelleri. John Wiley & Sons.
• Holman, JP (2002). Isı transferi. McGraw - Hill.