كيفية حساب معدل نقل الحرارة لمبادل حرارة الصفيحة الصناعية؟

قد يبدو حساب معدل نقل الحرارة لمبادل الحرارة الصناعي بمثابة مهمة معقدة ، لكنه في الواقع واضح ومباشر بمجرد فهم الأساسيات. كمورد للمبادلات الحرارية للوحة الصناعية ، تعاملت مع جميع أنواع الأسئلة حول هذه الآلات. لذلك ، دعنا نتفكك كيف يمكنك حساب معدل نقل الحرارة.

أولاً ، ما هو مبادل حراري للوحة؟ حسنًا ، إنه جهاز ينقل الحرارة بين سائقين. وهو يتألف من سلسلة من الألواح الرقيقة المكدسة معًا ، مما يخلق قنوات لتدفق السوائل. تزيد هذه اللوحات من مساحة السطح المتاحة لنقل الحرارة ، مما يجعل المبادلات الحرارية ذات الكفاءة عالية. نحن نقدم أنواعًا مختلفة من المبادلات الحرارية ، مثلمبادل حراري لوحة البحرومبادل حراري لوحة جدار مزدوج، ومبادلات حرارة لوحة التدفق الحرة. تم تصميم كل نوع لتطبيقات محددة ، ولكن المبدأ الأساسي لنقل الحرارة يظل كما هو.

الآن ، دعنا ندخل في الحساب. معدل نقل الحرارة (ف) هو كمية الحرارة المنقولة لكل وحدة زمنية. عادة ما يتم قياسها في وحدات واط (W) أو الوحدات الحرارية البريطانية في الساعة (BTU/H). لحساب معدل نقل الحرارة ، نستخدم الصيغة التالية:

q = u * a * Δtlm

دعنا ننهار كل جزء من هذه الصيغة:

ش - معامل نقل الحرارة بشكل عام

يمثل معامل نقل الحرارة الكلي (U) مدى جودة نقل المبادل الحراري. يأخذ في الاعتبار عوامل مثل الموصلية الحرارية للألواح ، وخصائص السوائل ، وأنماط التدفق. تعتمد قيمة U على نوع المبادل الحراري ، والسوائل المعنية ، وظروف التشغيل.

على سبيل المثال ، إذا كنت تستخدم الماء مثل السوائل الساخنة والباردة في مبادل حراري للوحة مصممة جيدًا ، فقد تكون قيمة U في حدود 1500 - 3500 واط/(M² · K). ولكن إذا كنت تتعامل مع سوائل أكثر لزجًا أو مبادلًا حراريًا مع سطح عابر ، فستكون قيمة U أقل. قد يكون تحديد قيمة U الدقيقة أمرًا صعبًا ، وغالبًا ما يتطلب بعض الاختبارات أو الإشارة إلى بيانات الشركة المصنعة.

A - منطقة نقل الحرارة

منطقة نقل الحرارة (أ) هي المساحة الكلية للصفائح التي تتلامس مع السوائل. في المبادل الحراري للوحة ، عادةً ما يتم ملهى اللوحات لزيادة مساحة السطح وتعزيز نقل الحرارة. لحساب منطقة نقل الحرارة ، تحتاج إلى معرفة أبعاد الألواح وعدد الألواح في المبادل الحراري.

دعنا نقول أن لديك لوحة ذات طول (ل) من 1 متر ، وعرض (ث) من 0.5 متر ، ولديك 20 لوحة. مساحة السطح للوحة واحدة هي A1 = 2 * (L * W) (نضاعف 2 لأن كلا الجانبين من اللوحة يستخدمان لنقل الحرارة). لذلك ، A1 = 2 * (1 * 0.5) = 1 متر مربع. ومساحة نقل الحرارة الكلية A = A1 * عدد الألواح = 1 * 20 = 20 متر مربع.

ΔTLM - اختلاف متوسط ​​درجة الحرارة اللوغاريتمي

يعد اختلاف متوسط ​​درجة الحرارة لوجاريتمي (ΔTLM) مقياسًا لمتوسط ​​اختلاف درجة الحرارة بين السوائل الساخنة والباردة على طول المبادل الحراري. يتم حسابها باستخدام الصيغة التالية:

ΔTLM = (ΔT1 - ΔT2)/LN (ΔT1/ΔT2)

حيث ΔT1 هو فرق درجة الحرارة بين السوائل الساخنة والباردة في أحد طرفي المبادل الحراري ، و ΔT2 هو اختلاف درجة الحرارة في الطرف الآخر.

على سبيل المثال ، دعنا نقول أن السائل الساخن يدخل المبادل الحراري عند 80 درجة مئوية ويترك عند 60 درجة مئوية ، ويدخل السائل البارد عند 20 درجة مئوية ويترك عند 40 درجة مئوية. في المدخل ، ΔT1 = 80 - 20 = 60 درجة مئوية ، وفي المخرج ، ΔT2 = 60 - 40 = 20 درجة مئوية.

ΔTLM = (60 - 20)/LN (60/20) = (40)/LN (3) ≈40/1.099 ≈ 36.4 درجة مئوية

الآن وقد قمنا بحساب جميع القيم ، يمكننا العثور على معدل نقل الحرارة. لنفترض u = 2000 w/(m² · k) ، a = 20 m² ، و ΔTLM = 36.4 درجة مئوية.

q = u * a * Δtlm
س = 2000 * 20 * 36.4
س = 1456000 وات أو 1456 كيلوواط

هناك أيضًا بعض العوامل الأخرى التي يمكن أن تؤثر على حساب معدل نقل الحرارة. واحد من هذه القاذفة. بمرور الوقت ، يمكن للودائع أن تتراكم على لوحات المبادل الحراري ، مما يقلل من كفاءة نقل الحرارة. هذا يعني أن معدل نقل الحرارة الفعلي سيكون أقل من القيمة المحسوبة. لحساب القاذورات ، يمكنك استخدام عامل قاذورات. عامل القطع هو قيمة تمثل المقاومة الإضافية لنقل الحرارة الناجم عن القاذورات.

عامل آخر هو معدل تدفق السوائل. إذا كان معدل التدفق منخفضًا جدًا ، فسيكون نقل الحرارة أقل كفاءة لأن السوائل لن تتحرك بسرعة كافية لنقل الحرارة بشكل فعال. من ناحية أخرى ، إذا كان معدل التدفق مرتفعًا جدًا ، فقد يكون هناك انخفاض مفرط في الضغط ، والذي يمكن أن يؤثر أيضًا على أداء المبادل الحراري.

في التطبيقات الحقيقية - من المهم مراعاة هذه العوامل وإجراء تعديلات على حساباتك. هذا هو المكان الذي يأتي فيه وجود مورد موثوق.

إذا كنت في السوق من أجل مبادل حراري للوحة الصناعية ، سواء كان ذلكمبادل حراري لوحة البحرومبادل حراري لوحة جدار مزدوج، أومبادلات حرارة لوحة التدفق الحرة، نحن هنا للمساعدة. يمكننا أن نعمل معك لفهم متطلباتك المحددة ، وحساب معدل نقل الحرارة بدقة ، والتأكد من حصولك على أفضل ما في المبادل الحراري لتلبية احتياجاتك. لا تتردد في التواصل معنا للحصول على مزيد من المعلومات أو لبدء مناقشة المشتريات.

مراجع

• Guntropera ، FP ، DeWitt ، DP ، Bergman ، TL ، & Lavine ، AS (2007). أساسيات الحرارة ونقل الكتلة. وايلي.
• Shah ، RK ، & Sekulic ، DP (2003). أساسيات تصميم المبادل الحراري. وايلي.