Die Berechnung der richtigen Wärmeübertragungsfläche ist der wichtigste Schritt bei der Konstruktion von Rohrwärmetauschern.Während eine übergroße Einheit Kapital verschwendet und zu einer geringen Schlauchgeschwindigkeit führen kann, die zu Verunreinigungen führtDieser Leitfaden führt Sie durch die komplette Berechnungsmethode mit einem Arbeitsbeispiel.
Alle Wärmetauschergrößen beginnen hier:
Q = U × A × LMTD
Umreihen, um für die Fläche zu lösen:
A = Q / (U × LMTD)
Berechnen Sie Q aus der Energiebilanz der Prozessflüssigkeit:
Q = ṁ × cp× ΔT
Woṁist Massendurchfluss (kg/s),cpist die spezifische Wärme (J/kg·K) undΔTist die Temperaturänderung der Flüssigkeit.
Beispiel:Kühlung von 10 kg/s Prozesswasser von 80°C bis 40°C (cp≈ 4,180 J/kg·K):
Q = 10 × 4,180 × (80 - 40) =1,672 kW
Die Log Mean Temperaturdifferenz erklärt die Temperaturvariation entlang der Wechselsternlänge.
LMTD = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)
wobei ΔT1 und ΔT2 die Temperaturunterschiede an jedem Ende des Wechsellers sind:
| Ende | Die heiße Seite | Die kalte Seite | ΔT |
|---|---|---|---|
| Einlass (ΔT1) | 120°C (heiß eingesetzt) | 35°C (außen kalt) | 85°C |
| Ausgang (ΔT2) | 80°C (heiß draußen) | 20°C (kalt im Inneren) | 60°C |
LMTD = (85 - 60) / ln ((85/60) = 25 / 0,3483 =710,8°C
Bei Multipass- oder Crossflow-Konfigurationen multipliziert mit dem Korrekturfaktor F (0,8·1,0) pro TEMA-Standard.
Der Gesamtwärmeübertragungskoeffizient U stellt den kombinierten Wärmewiderstand der Rohrwandleitung, des Verunreinigens auf beiden Seiten und der konvektiven Filmkoeffizienten dar.
| Dienstleistungen | Flüssigkeitspaar | U (W/m2·K) |
|---|---|---|
| Wasser / Wasser | Prozesswasser / Kühlwasser | 800 ¢1,500 |
| Öl / Wasser | Leichtöl / Kühlwasser | 300 ¢ 500 |
| Gas / Wasser | Rauchgas/Kesselzufuhrwasser | 30 ¢ 60 |
| Dampf / Wasser | Kondensierungsdampf / Kühlwasser | 1,500 ¢4,000 |
| Chemikalien / Wasser | Organische Lösungsmittel / Kühlwasser | 250 ¢ 600 |
In unserem Beispiel wählen wir U = 1.200 W/m2·K für den Wasser-zu-Wasser-Dienst.
Stecken Sie die Werte in die neu angeordnete Gleichung:
A = Q / (U × LMTD) = 1,672,000 / (1,200 × 71,8) =19.4 m2
Hinzufügen einer Konstruktionsmarge von 10~15% für Verunreinigung und Betriebsvariabilität:
EineKonstruktion= 19,4 × 1,15 =22.3 m2
Die erforderliche Fläche wird physikalisch durch den Rohrbund bereitgestellt:
A = n × π × do× L
Wonist die Anzahl der Schläuche,doist der Außendurchmesser des Rohres undList die effektive Rohrlänge.
Mit 19,05 mm OD-Röhren mit einer effektiven Länge von 3000 mm:
Fläche pro Rohr = π × 0,01905 × 3,0 =0.1795 m2
Rohre erforderlich = 22,3 / 0,1795 =125 Schläuche
| Faktor | Wirkung | Leitlinie |
|---|---|---|
| Verunreinigung | Reduziert U im Laufe der Zeit | TEMA-Verunreinigungswiderstände hinzufügen; Sicherheitsspanne von 10~25% hinzufügen |
| Flow-Anordnung | Gegenstrom maximiert LMTD | Wenn möglich, Gegenstrom anwenden; für mehrfache Durchläufe F-Faktor anwenden |
| Anordnung der Rohre | Beeinflusst den Fluss auf der Schalseite und | Dreieckspitze für Einphasen; drehbares Quadrat für Verunreinigung |
| Abweichung der Abweichung | Steuerung der Geschwindigkeit auf der Schalenseite | Schnitt: 25%; Abstand: 0,2 ‰ 1,0 × Shell ID |
| Geschwindigkeitsgrenzen | Zu gering → Verunreinigung; zu hoch → Erosion | Flüssigkeit: 1°3 m/s; Gas: 15°30 m/s |
Benötigen Sie einen speziellen Schalen- und Rohrwärmetauscher, der Ihren Prozessvorgaben entspricht?Kontaktieren Sie die Yuhong GroupWir liefern vollständige Wärmetauscher, Rohrbündel, Rohrplatten, Baffler und geformte Köpfe mit voller ASME-Zertifizierung.
