Renkantis plokštelinį šilumokaitį daugelis klientų daugiausia dėmesio skiria pirkimo kainai. Tačiau plokštelinio šilumokaičio kokybę ir kainą daugiausia lemia keli pagrindiniai veiksniai, įskaitant plokštės medžiagą, konstrukcijos dizainą, šilumos perdavimo plotą ir reikalingą šilumos kiekį.

Šiame straipsnyje pateikiama praktinė plokštelinio šilumokaičio dydžio skaičiavimo apžvalga ir pristatomi du dažniausiai naudojami projektavimo metodai: vidutinės temperatūros skirtumo (LMTD) metodas ir perdavimo vienetų skaičiaus (NTU) metodas.

Nors kiekviena programa turi unikalias veikimo sąlygas, toliau pateikta informacija yra naudingas atspirties taškas renkantis tinkamą plokštelinį šilumokaitį.

1. Plokštelinis šilumokaitisDydžių skaičiavimai

Šilumos pareiga

Šilumos galia reiškia šilumos kiekį, kurį šilumokaitis turi perduoti.

Atsižvelgiant į proceso sąlygas, skysčio srautą, įleidimo ir išleidimo temperatūras ir kitus veikimo parametrus, galima apskaičiuoti reikiamą šilumos kiekį.

Šilumos perdavimo zona

Šilumos perdavimo plotas yra vienas iš svarbiausių parametrų nustatant plokštelinio šilumokaičio dydį.

Jis apskaičiuojamas pagal reikalingą šilumos kiekį, skysčio srautą, darbinę temperatūrą ir šilumos perdavimo efektyvumą.

Plokščių skaičius

Plokščių skaičius lemia turimą šilumos perdavimo paviršių šilumokaičio viduje.

Apskritai, padidinus plokščių skaičių, gaunamas didesnis šilumos perdavimo plotas ir pagerėja šiluminės charakteristikos.

Tačiau papildomos plokštės taip pat padidina įrangos kainą ir slėgio kritimą.

Reikiamas plokščių skaičius turėtų būti nustatomas pagal šilumos perdavimo plotą, plokštelių matmenis ir srauto sąlygas.

Modelis ir specifikacijos

Nustačius pagrindinius dizaino parametrus, iš turimo gaminių asortimento galima pasirinkti tinkamą modelį.

Renkantis reikia atsižvelgti į tokius veiksnius kaip:

• Plokštės medžiaga
• Slėgio įvertinimas
• Atsparumas korozijai
• Darbinė temperatūra
• Proceso reikalavimai

Slėgio kritimas

Slėgio kritimas reiškia slėgio praradimą, kurį patiria skystis eidamas per šilumokaitį.

Tai priklauso nuo kelių veiksnių, įskaitant:

• Srauto greitis
• Plokščių skaičius
• Atstumas tarp plokščių
• Plokštės storis

Renkantis plokštelinį šilumokaitį svarbu patikrinti, ar apskaičiuotas slėgio kritimas neviršija leistinų proceso sistemos ribų.

Santrauka

Tikslus dydžio nustatymo metodas visada turi būti koreguojamas atsižvelgiant į konkrečias kiekvieno naudojimo sąlygas.

Be šiluminių skaičiavimų, reikia atsižvelgti į įrengimo reikalavimus, techninės priežiūros prieinamumą ir valymo metodus, kad būtų užtikrintas patikimas ilgalaikis{0}} veikimas.

Tarp įvairių galimų skaičiavimo metodų,Vidutinio temperatūros skirtumo (LMTD) metodasirPerdavimo vienetų skaičiaus (NTU) metodasyra du plačiausiai naudojami plokštelinių šilumokaičių projektavimo būdai.

Abu metodai yra pagrįsti šilumos perdavimo principais ir slėgio kritimo koreliacijomis.

2. Kas yra vidutinės temperatūros skirtumo (LMTD) metodas?

Vidutinio temperatūros skirtumo (LMTD) metodas yra vienas iš dažniausiai naudojamų plokštelinio šilumokaičio šilumos perdavimo pajėgumo skaičiavimo metodų.

Jo pagrindinis principas daro prielaidą, kad šilumos mainai vyksta remiantis vidutiniu karštų ir šaltų skysčių temperatūrų skirtumu.

Šilumos perdavimo procesas yra padalintas į keletą mažų sekcijų.

Kiekvienoje sekcijoje dviejų skysčių temperatūros vaizduojamosT₁, T₂, T₃, irT₄.

Kiekvienoje sekcijoje perduota šiluma apskaičiuojama individualiai, o bendras šilumos perdavimo greitis gaunamas susumavus rezultatus.

Užuot naudoję faktinį temperatūros skirtumą kiekviename skyriuje, metodas naudojalog vidutinis temperatūros skirtumas.

LMTD lygtis yra tokia:

Kur:

• ΔT₁= Temperatūros skirtumas viename šilumokaičio gale
• ΔT₂= Temperatūros skirtumas kitame gale
• ΔTlm= Prisijungti prie vidutinės temperatūros skirtumo

Bendras šilumos perdavimo greitis apskaičiuojamas taip:

Q=U × A × ∆Tlm

Kur:

• Q= Šilumos perdavimo greitis
• U= Bendras šilumos perdavimo koeficientas
• A= Efektyvi šilumos perdavimo sritis
• ΔTlm= Prisijungti prie vidutinės temperatūros skirtumo

Praktikoje skysčio temperatūra nuolat kinta srauto kelyje.

Todėl skaičiavimai turėtų būti atliekami naudojant faktines darbo sąlygas ir atitinkamas vertesUirAreikia pasirinkti, kad būtų gauti tikslūs rezultatai.

3. NTU plokštelinio šilumokaičio projektavimo metodas

ThePerdavimo vienetų skaičiaus (NTU) metodasyra dar vienas plačiai naudojamas metodas plokštelinio šilumokaičio šiluminėms charakteristikoms įvertinti.

Skirtingai nuo LMTD metodo, NTU metodas yra pagrįstas koncepcijaPerdavimo vienetų skaičius (NTU), bematis parametras, nurodantis šilumokaičio šilumos perdavimo galimybes.

NTU priklauso nuo tokių veiksnių kaip masės srautas, šilumos talpa ir bendras šilumos perdavimo efektyvumas.

1 veiksmas. Nustatykite šilumos galią ir skysčių savybes

Remdamiesi proceso sąlygomis, apskaičiuokite:

• Masės srautas
• Kiekvieno skysčio savitoji šiluminė talpa

2 veiksmas. Nustatykite šilumos perdavimo pajėgumą

Šilumokaičio šilumos perdavimo gebą parodo:

• Bendras šilumos perdavimo koeficientas (U)
• Efektyvi šilumos perdavimo zona (A)

Bendras šilumos perdavimo koeficientas apibūdina šilumos perdavimo tarp dviejų skysčių greitį temperatūrų skirtumo vienetui.

3 veiksmas. Apskaičiuokite NTU vertę

NTU apskaičiuojamas naudojant:

Kur:

• Cminyra mažesnis dviejų skysčių šiluminės talpos koeficientas.

4 veiksmas. Apskaičiuokite šilumokaičio efektyvumą

Šilumokaičio efektyvumą galima įvertinti naudojant:

ε=1 - exp(-NTU × (1 - Cr))

Kur:

• ε= Šilumokaičio efektyvumas
• Kr= Šilumos talpos koeficientas, apibrėžiamas kaip mažesnės šilumos talpos ir didesnės šilumos talpos santykis.

5 veiksmas. Apskaičiuokite šilumos perdavimo greitį

Tada šilumos perdavimo greitis apskaičiuojamas taip:

Q=ε × Cmin × (T1 - T2)

Kur:

• Q= Šilumos perdavimo greitis
• T₁ – T₂= Temperatūros skirtumas tarp dviejų skysčių įleidimo srautų.

Pastabos

NTU metodas reikalauja daugiau įvesties parametrų nei LMTD metodas, o skaičiavimai paprastai yra sudėtingesni.

Dėl šios priežasties tikslūs eksploataciniai duomenys yra būtini norint užtikrinti patikimus skaičiavimo rezultatus.

Tinkamai naudojamas NTU metodas yra veiksmingas būdas įvertinti plokštelinių šilumokaičių šilumines charakteristikas, ypač kai projektavimo etape išleidimo angos temperatūra nežinoma.