سلام! به عنوان تأمین کنندهمبدل پوسته و حرارتی، من روز به روز با این چیزها سر و کار داشته ام. یکی از متداول ترین سؤالاتی که من از مشتریان می گیرم نحوه انتخاب ضریب تصحیح مناسب برای میانگین اختلاف دما لگاریتمی (LMTD) در یک پوسته و مبدل حرارتی است. بنابراین ، من فکر کردم که می خواهم برخی از بینش های این موضوع را به اشتراک بگذارم.
اول از همه ، بیایید در مورد تفاوت دما میانگین لگاریتمی صحبت کنیم. در یک مبدل حرارتی ، اختلاف دما بین مایعات گرم و سرد در طول مبدل تغییر می کند. LMTD راهی برای پاسخگویی به این اختلاف دما متفاوت است و یک تفاوت دمای منفرد و نماینده را به ما می دهد که می توانیم در محاسبات انتقال حرارت خود از آن استفاده کنیم. این یک پارامتر مهم است زیرا به ما کمک می کند تا تعیین کنیم که چه مقدار گرما بین این دو مایع منتقل می شود.
اکنون ، در یک مبدل گرمای جریان ایده آل ، محاسبه LMTD بسیار ساده است. اما در یک پوسته و مبدل حرارتی ، همه چیز کمی پیچیده تر می شود. مبدلهای پوسته و حرارتی در مقایسه با مبدلهای حرارتی دوتایی مانند لوله مانند الگوی جریان پیچیده تری دارندمبدل حرارتی دو لوله برای تصفیه آبیامبدل حرارتی دو لوله برای پمپ حرارتی منبع آببشر جریان در یک پوسته و مبدل حرارتی ترکیبی از جریان متقاطع و پیشخوان است ، به این معنی که ما باید یک عامل تصحیح را برای LMTD محاسبه شده برای مبدل پیشخوان استفاده کنیم.
ضریب تصحیح ، که معمولاً به عنوان F مشخص می شود ، مقداری بین 0 تا 1 است. این انحراف الگوی جریان واقعی در پوسته و مبدل حرارتی را از الگوی پیشخوان ایده آل به خود اختصاص می دهد. مقدار F نزدیک به 1 نشان می دهد که الگوی جریان در پوسته و مبدل حرارتی نزدیک به پیشخوان است و انتقال حرارت کارآمد است. از طرف دیگر ، مقدار کم F به این معنی است که الگوی جریان به دور از پیشخوان است و راندمان انتقال حرارت کاهش می یابد.
بنابراین ، چگونه می توانیم ضریب تصحیح مناسب را انتخاب کنیم؟ خوب ، این عمدتاً به دو پارامتر اصلی بستگی دارد: نسبت دما (R) و نسبت میزان ظرفیت گرما (P).
نسبت دما r به عنوان نسبت تغییر دما مایع سرد به تغییر دما مایع گرم تعریف شده است. از نظر ریاضی ، (r = \ frac {t_ {h1} -t_ {h2}} {t_ {c2} -t_ {c1}}) ، جایی که (t_ {h1}) و (t_ {h2}) دمای ورودی و خروجی دمای دمای هوا و (c1) و (c1) دمای ورودی و خروجی مایعات سرد.
نسبت نرخ ظرفیت گرما توسط (p = \ frac {t_ {c2} -t_ {c1}} {t_ {h1} -t_ {c1}) داده می شود.
هنگامی که مقادیر R و P را محاسبه کردیم ، می توانیم از نمودارهای ضریب تصحیح برای یافتن مقدار مناسب F استفاده کنیم. این نمودارها در اکثر کتابهای درسی انتقال حرارت و کتابهای مهندسی موجود است. آنها با R در محور x و P در محور y ترسیم شده اند و ضریب تصحیح f توسط خطوط کانتور نشان داده شده است.
به عنوان مثال ، اگر یک مبدل حرارتی پوسته و - لوله با یک پوسته عبور و دو لوله عبور می کنید ، برای این پیکربندی از مجموعه خاصی از نمودارهای فاکتور تصحیح استفاده خواهید کرد. تعداد مختلفی از عبور پوسته و عبور لوله دارای نمودارهای ضریب تصحیح متفاوتی هستند زیرا الگوهای جریان با این تنظیمات تغییر می کنند.
همچنین توجه به این نکته حائز اهمیت است که هنگام انتخاب فاکتور تصحیح ، باید یک مقدار F را که بیشتر از 0.75 است ، هدف قرار دهیم. اگر F محاسبه شده کمتر از 0.75 باشد ، ممکن است نشانه این باشد که طراحی پوسته و مبدل حرارتی کارآمد نیست. در چنین مواردی ، ممکن است ما نیاز به تغییر تعداد گذرگاه های پوسته یا عبور لوله یا حتی نوع مبدل حرارتی در کل داشته باشیم.
عامل دیگری که باید هنگام انتخاب ضریب تصحیح در نظر بگیرید ، فاکتور رسوب است. رسوب زمانی اتفاق می افتد که رسوبات بر روی سطوح انتقال حرارت مبدل حرارتی به مرور زمان ایجاد می شوند. این کار راندمان انتقال حرارت را کاهش می دهد و همچنین می تواند بر الگوی جریان تأثیر بگذارد. اگر انتظار دارید که در برنامه خود رسوب قابل توجهی داشته باشید ، ممکن است لازم باشد ضریب تصحیح را کمی تنظیم کنید تا عملکرد انتقال حرارت را کاهش دهد.
هنگام برخورد با مایعات غیر نیوتنی در پوسته و مبدل حرارتی ، همه چیز پیچیده تر می شود. مایعات غیر نیوتنی دارای ویسکوزیته ای هستند که با میزان برشی تغییر می کنند و این می تواند بر الگوی جریان و انتقال حرارت تأثیر بگذارد. در این موارد ، برای تعیین دقیق ضریب تصحیح ، ممکن است تکنیک های مدل سازی پیشرفته تر مورد نیاز باشد.
در برنامه های واقعی - جهان ، من بسیاری از مشتریان را هنگام انتخاب عامل تصحیح اشتباه می کنند. برخی از اهمیت استفاده از نمودارهای صحیح برای پیکربندی پوسته و لوله خاص خود غافل می شوند. برخی دیگر به دلیل رسوب یا خصوصیات مایعات درگیر نیستند. این می تواند منجر به محاسبات نادرست انتقال حرارت و در نهایت یک طرح مبدل حرارتی ناکارآمد شود.
من به عنوان یک تأمین کننده مبدل پوسته و حرارتی ، همیشه توصیه می کنم هنگام انتخاب ضریب تصحیح ، با یک مهندس باتجربه همکاری نزدیک داشته باشید. یک مهندس می تواند به شما در محاسبه دقیق نسبت درجه حرارت و میزان ظرفیت گرما کمک کند ، نمودارهای فاکتور تصحیح مناسب را انتخاب کرده و تمام عواملی را که می تواند در انتقال حرارت در برنامه شما تأثیر بگذارد ، حساب کند.
اگر در بازار یک پوسته با کیفیت بالا و مبدل حرارتی در بازار هستید یا در انتخاب فاکتور تصحیح مناسب برای برنامه خاص خود به راهنمایی بیشتری نیاز دارید ، از دستیابی به آن دریغ نکنید. ما در اینجا هستیم تا به شما در انتخاب مناسب کمک کنیم و اطمینان حاصل کنیم که مبدل حرارتی شما به طور کارآمد عمل می کند. این که آیا شما در حال کار بر روی یک پروژه تصفیه آب هستید یا یک سیستم پمپ حرارتی منبع آب ، ما تخصص و محصولات لازم برای تأمین نیازهای شما را داریم.
بنابراین ، اگر علاقه مند به بحث در مورد نیازهای مبدل حرارتی خود هستید ، ما فقط یک پیام دور هستیم. بیایید چت کنیم و ببینیم چگونه می توانیم با هم کار کنیم تا بهترین عملکرد را از مبدل حرارتی خود بدست آوریم.
منابع
- Incropera ، FP ، & DeWitt ، DP (2002). اصول گرما و انتقال انبوه. جان ویلی و پسران.
- هولمن ، JP (2002). انتقال حرارت مک گرا - هیل.