Perhitungan area transfer panas yang benar adalah langkah paling penting dalam desain penukar panas cangkang dan tabung.sementara unit yang terlalu besar membuang-buang modal dan dapat menyebabkan kecepatan sisi tabung yang rendah yang mengarah ke pencemaranPanduan ini berjalan melalui metodologi perhitungan lengkap dengan contoh kerja.
Semua ukuran penukar panas dimulai di sini:
Q = U × A × LMTD
Mengatur ulang untuk memecahkan area:
A = Q / (U × LMTD)
Hitung Q dari neraca energi cairan proses:
Q = ṁ × cp× ΔT
Di mana?ṁadalah aliran massa (kg/s),cpadalah panas spesifik (J/kg·K), danΔTadalah perubahan suhu cairan.
Contoh:Pendinginan air proses 10 kg/s dari 80°C sampai 40°C (cp≈ 4,180 J/kg·K):
Q = 10 × 4,180 × (80 - 40) =1,672 kW
Perbedaan suhu rata-rata log menjelaskan variasi suhu di sepanjang panjang penukar.
LMTD = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)
Dimana ΔT1 dan ΔT2 adalah perbedaan suhu di setiap ujung penukar:
| Akhir | Sisi Panas | Sisi Dingin | ΔT |
|---|---|---|---|
| Inlet (ΔT1) | 120°C (panas dalam) | 35°C (di luar dingin) | 85°C |
| Outlet (ΔT2) | 80°C (panas di luar) | 20°C (dalam dingin) | 60°C |
LMTD = (85 - 60) / ln ((85/60) = 25 / 0,3483 =710,8°C
Untuk konfigurasi multi-pass atau cross-flow, kalikan dengan faktor koreksi F (0,8 ∼1,0) per standar TEMA.
Koefisien perpindahan panas keseluruhan U mewakili resistensi termal gabungan konduksi dinding tabung, pencemaran di kedua sisi dan koefisien film konvektif.
| Layanan | Pasangan cairan | U (W/m2·K) |
|---|---|---|
| Air / Air | Air Proses / Air Pendingin | 800 ¢1,500 |
| Minyak / Air | Minyak ringan / air pendingin | 300 ¢ 500 |
| Gas / Air | Gas asap / air pemanas boiler | 30 ¢ 60 |
| Uap / Air | Mengkondensasi uap / pendingin air | 1,500 ¢4,000 |
| Kimia / Air | Pelarut Organik / Air Pendingin | 250 ¢ 600 |
Untuk contoh kami, memilih U = 1.200 W/m2·K untuk layanan air ke air.
Masukkan nilai ke dalam persamaan yang disusun ulang:
A = Q / (U × LMTD) = 1,672,000 / (1,200 × 71,8) =19.4 m2
Tambahkan margin desain 10~15% untuk fouling dan variabilitas operasional:
ADesain= 19,4 × 1,15 =22.3 m2
Area yang dibutuhkan secara fisik disediakan oleh bundel tabung:
A = n × π × do× L
Di mana?nadalah jumlah tabung,doadalah diameter luar tabung, danLadalah panjang tabung yang efektif.
Menggunakan tabung OD 19,05 mm dengan panjang efektif 3.000 mm:
Luas per tabung = π × 0,01905 × 3,0 =0.1795 m2
Tabung yang dibutuhkan = 22,3 / 0,1795 =125 tabung
| Faktor | Dampak | Panduan |
|---|---|---|
| Pengrusakan | Mengurangi U dari waktu ke waktu | Sertakan resistensi pencemaran TEMA; tambahkan margin keamanan 10~25% |
| Pengaturan Aliran | Aliran balik memaksimalkan LMTD | Gunakan arus balik bila memungkinkan; gunakan faktor F untuk multi-pass |
| Tata letak tabung | Mempengaruhi aliran sisi cangkang dan U | Pitch segitiga untuk fase tunggal; persegi berputar untuk layanan fouling |
| Jarak Baffle | Mengontrol kecepatan sisi cangkang | Potong: 25%; jarak: 0,2 ∼ 1,0 × ID cangkang |
| Batas Kecepatan | Terlalu rendah → pencemaran; terlalu tinggi → erosi | Cairan: 1 ̊3 m/s; Gas: 15 ̊30 m/s |
Butuh cangkang khusus dan penukar panas tabung dirancang untuk spesifikasi proses Anda?Hubungi Yuhong GroupKami menyediakan penukar panas lengkap, bundel tabung, lembaran tabung, baffle, dan kepala berbentuk dengan sertifikasi ASME penuh.
