Doğru ısı aktarım alanının hesaplanması, kabuk ve boru ısı değiştiricisi tasarımında en kritik adımdır.Büyük bir ünite ise sermayeyi harcar ve çürümeye yol açan düşük boru tarafı hızına neden olabilir.Bu kılavuz, bir çalışma örneği ile tüm hesaplama metodolojisini yürütür.
Tüm ısı değiştiricilerinin boyutları burada başlar:
Q = U × A × LMTD
Alan için çözmek için yeniden düzenleme:
A = Q / (U × LMTD)
Q'yu işlem sıvısı enerji dengesinden hesaplayın:
Q = ṁ × cp× ΔT
Nereye?ṁkütle akış hızı (kg/s),cpspesifik ısıdır (J/kg·K) veΔTsıvının sıcaklık değişimi.
Örnek:80°C'den 40°C'ye kadar 10 kg/s süreç suyunun soğutulması (cp≈ 4,180 J/kg·K):
Q = 10 × 4,180 × (80 - 40) =1,672 kW
Log Mean sıcaklık farkı, değişken uzunluğu boyunca sıcaklık değişikliğini hesaplar. Karşı akış konfigürasyonu için:
LMTD = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)
ΔT1 ve ΔT2 her bir değişken ucundaki sıcaklık farklılıkları:
| Son | Sıcak taraf | Soğuk Taraf | ΔT |
|---|---|---|---|
| Giriş (ΔT1) | 120°C (sıcak) | 35°C (soğuk hava) | 85°C |
| Çıkış (ΔT2) | 80°C (sıcak dışarıda) | 20°C (soğuk içinde) | 60°C |
LMTD = (85 - 60) / ln ((85/60) = 25 / 0.3483 =71.8°C
Çoklu geçişli veya çapraz akışlı yapılandırmalar için, TEMA standartlarına göre düzeltme faktörü F (0,8 ∼1,0) ile çarpılır.
Toplam ısı transferi katsayısı U, tüp duvarı iletkenliğinin, her iki tarafta da kirlenmenin ve konvektif film katsayısının kombinasyonlu termal direncini temsil eder.
| Hizmet | Sıvı Çift | U (W/m2·K) |
|---|---|---|
| Su / Su | Süreç suyu / soğutma suyu | 800 ¢1,500 |
| Yağ / Su | Hafif yağ / soğutma suyu | 300 ¢ 500 |
| Gaz / Su | Duman gazı / kazan besleme suyu | 30 ¢60 |
| Buhar / Su | Kondensasyon Buharı / Soğutma Su | 1500 ¢4,000 |
| Kimyasal / Su | Organik çözücü / soğutma suyu | 250 ¢ 600 |
Örnek olarak, su-su hizmeti için U = 1.200 W/m2·K seçmek.
Değiştirilmiş denklemeye değerleri ekleyin:
A = Q / (U × LMTD) = 1,672,000 / (1,200 × 71.8) =19.4 m2
Kirlenme ve işletim değişkenliği için %10~15 tasarım marjını ekleyin:
Atasarım= 19.4 × 1.15 =22.3 m2
Gerekli alan, tüp kümesi tarafından fiziksel olarak sağlanır:
A = n × π × do× L
Nereye?nTüp sayısıdır.dotüpün dış çapıdır veLetkili tüp uzunluğu.
Etkili uzunluğu 3000 mm olan 19,05 mm OD tüpleri kullanılarak:
Tüp başına alan = π × 0,01905 × 3,0 =0.1795 m2
İhtiyaç duyulan tüpler = 22.3 / 0.1795 =125 tüp
| Faktör | Etkisi | Yönergeler |
|---|---|---|
| Çürüme | Zamanla U'yu azaltır. | TEMA kirlenme dirençleri ekleyin; %10~25% güvenlik marjını ekleyin |
| Akış Düzenlemesi | Karşı akış LMTD'yi en üst seviyeye çıkarır | Mümkünse karşı akış kullanın; çoklu geçiş için F faktörü uygulayın. |
| Tüp Düzenlemesi | Kabuk tarafı akışını ve U | Tek fazlı için üçgen ara; kirlenme hizmeti için döndürülmüş kare |
| Değiştirme Arası | Kabuk tarafındaki hızı kontrol eder. | Kesim: 25%; aralık: 0.2×1.0 × kabuk kimliği |
| Hız sınırları | Çok düşük → kirlenme; çok yüksek → erozyon | Sıvı: 1°3 m/s; Gaz: 15°30 m/s |
İşlem özelliklerinize göre tasarlanmış özel bir kabuk ve boru ısı değiştiricisine ihtiyacınız var mı?Yuhong Grubu ile iletişime geçinMühendislik desteği ve rekabetçi teklif için tam ısı değiştiricileri, boru kümeleri, boru levhaları, baffles ve ASME sertifikasıyla şekillendirilmiş başları tedarik ediyoruz.
