Het berekenen van het juiste warmteoverdrachtgebied is de meest cruciale stap in het ontwerp van een warmtewisselaar.terwijl een overgrote eenheid kapitaal verspilt en een lage snelheid aan de buis kan veroorzaken, wat leidt tot vervuilingDeze gids geeft een overzicht van de volledige berekeningsmethode met een werkvoorbeeld.
Alle grootte van de warmtewisselaar begint hier:
Q = U × A × LMTD
Herrangelingen om het gebied op te lossen
A = Q / (U × LMTD)
Bereken Q uit de procesvloeistof-energiebalans:
Q = ṁ × cp× ΔT
Waar?ṁis massa-stroom (kg/s),c.pis de specifieke warmte (J/kg·K), enΔTis de temperatuurverandering van de vloeistof.
Voorbeeld:Koeling van 10 kg/s proceswater van 80°C tot 40°C (cp≈ 4,180 J/kg·K):
Q = 10 × 4,180 × (80 - 40) =1,672 kW
Het log-mean temperatuurverschil geeft rekening met de temperatuurvariatie langs de wissellengte.
LMTD = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)
Wanneer ΔT1 en ΔT2 de temperatuurverschillen aan elk exchangeleinde zijn:
| Einde | De hete kant | De koude kant | ΔT |
|---|---|---|---|
| Inlaat (ΔT1) | 120°C (in warmte) | 35°C (buiten koud) | 85°C |
| Uitlaat (ΔT2) | 80°C (uitverhitte temperatuur) | 20°C (binnen koud) | 60°C |
LMTD = (85 - 60) / ln ((85/60) = 25 / 0,3483 =710,8°C
Voor configuraties met meerdere passages of met een dwarsstroom wordt deze vermenigvuldigd met de correctiefactor F (0,8 ∼1,0) per TEMA-norm.
De totale warmteoverdrachtscoëfficiënt U vertegenwoordigt de gecombineerde thermische weerstand van de geleiding van de buiswand, de vervuiling aan beide zijden en de convectieve filmcoëfficiënten.
| Diensten | Vloeistofpaar | U (W/m2·K) |
|---|---|---|
| Water / Water | Verwerkingswater / koelwater | 800 ¢1,500 |
| Olie / water | Lichte olie / koelwater | 300 ¢ 500 |
| Gas / water | Rookgas / ketelvoedingswater | 30 ¢ 60 |
| Stoom / water | Condensatie stoom / koelwater | 1500 ¢4,000 |
| Chemische stoffen / water | Organisch oplosmiddel / koelwater | 250 ¢ 600 |
Voor ons voorbeeld: U = 1200 W/m2·K voor water-water-dienst.
Invoeging van de waarden in de herordeelde vergelijking:
A = Q / (U × LMTD) = 1,672,000 / (1,200 × 71,8) =19.4 m2
Voeg een ontwerpmarge van 10~15% toe voor vervuiling en operationele variabiliteit:
Eenontwerp= 19,4 × 1,15 =22.3 m2
De vereiste oppervlakte wordt fysiek door de buisbundel geleverd:
A = n × π × do× L
Waar?nis het aantal buizen,dois de buitendiameter van de buis, enLis de effectieve buislengte.
Met behulp van 19,05 mm OD-buizen met een effectieve lengte van 3000 mm:
Ruimte per buis = π × 0,01905 × 3,0 =0.1795 m2
Verplichte buizen = 22,3 / 0,1795 =125 buizen
| Factor | Gevolgen | Richtlijnen |
|---|---|---|
| Fouling | Vermindert U in de loop van de tijd | TEMA-vervuilingsweerstanden toevoegen; 10~25% veiligheidsmarge toevoegen |
| Stroomregeling | Tegenstroom maximaliseert LMTD | Gebruik waar mogelijk tegenstroom; gebruik F-factor voor meervoudige passages |
| Buisopstelling | Beïnvloedt de doorstroming aan de schelpzijde en U | driehoekige toonhoogte voor enkelfasen; gedraaid vierkant voor fouling |
| Afstand van de buffer | Beheert de snelheid aan de schelpzijde | Snijd: 25%; afstand: 0,2×1,0 × shell ID |
| Snelheidsbeperkingen | Te laag → vervuiling; te hoog → erosie | Vloeistof: 1°3 m/s; gas: 15°30 m/s |
Heb je een aangepaste schelp en buis warmtewisselaar nodig die is ontworpen volgens jouw proces specificaties?Contact opnemen met Yuhong GroupWe leveren complete warmtewisselaars, buisbundels, buisplaten, buffers en gevormde koppen met volledige ASME-certificering.
