熱交換器的計算：該示例。 有關的面積計算，熱交換器的力量

換熱器的計算現在只需不到五分鐘。 通常生產和銷售此類設備的任何組織讓每個人都有自己的招聘計劃。 它可以免費從該公司的網站上下載或他們的技術人員將來到你的辦公室並安裝免費的。 然而，由於這種計算的結果是正確的，我們可以信任他，不是聰明的，如果製造商在其競爭對手的投標戰？ 檢查電子計算器需要知識或換熱器的計算現代方法至少理解。 讓我們試著理清細節。

什麼是換熱器

之前進行熱交換的計算，讓我們記住，什麼樣的這樣的設備嗎？ Teplomassoobmennyh裝置（又名熱交換器，也被稱為 熱交換裝置 或TOA） -用於從一個冷卻劑的熱傳遞到另一個裝置。 在該過程中冷卻劑溫度的變化也改變它們的密度，因此，質量指數的物質。 這就是為什麼這些過程如熱與質量傳遞提及。

類型的熱傳遞的

現在讓我們來談談 傳熱類型 -只有三個。 輻射 - 通過輻射傳輸的熱量。 作為一個例子，我們可以回想一下上一個溫暖的夏天的一天在沙灘上日光浴。 即使這些熱交換器可以在市場上（管空氣預熱器）中找到。 然而，最經常用於家庭取暖，房間在公寓我們購買石油或電加熱。 這是另一種類型的熱傳遞的一個例子 - 對流。 對流是自然的，非自願（提取物，並在框應熱交換器）或與機械驅動器（配有風扇，例如）。 後一種類型是有效得多。

然而，熱傳遞的最有效的方法 - 是熱導率，或者，因為它是所謂的，傳導（英語的傳導 - “電導率”）。 誰去持有熱交換器的熱設計任何工程師，首先思考如何在最小的空間內選擇高效設備。 並設法實現這一目標是通過傳導。 這方面的例子是最有效的迄今為止TOA - 板熱交換器。 板TOA通過定義 - 即通過壁從冷卻劑到另一個傳遞熱量將它們分開的熱交換器。 兩種介質與選定的真實材料一起，和他們的個人資料平板上選擇，同時保持在處理所需要的原始技術特性，以盡量減少硬件厚度尺寸之間的最大可能的接觸面積。

類型的熱交換器

在你進行熱交換的計算是由它的類型決定。 所有TOA可分為兩大類：回熱式及蓄熱式換熱器。 它們之間的主要區別如下：在TOA回熱交換通過所述壁分隔兩個熱介質發生，和進來在兩個蓄熱介質彼此接觸，往往需要在特殊隔板隨後的混合和分離。 再生式熱交換器被分為熱交換器和與噴嘴（固定事件或中間）混合。 粗略地說，熱一桶水，在寒冷的豎起，或熱茶一杯，在冰箱（從來不這樣做！）把冷卻 - 這是這種混合TOA的一個例子。 甲澆注茶碟和冷卻，所以我們得到與噴嘴一個再生式熱交換器的一個例子（茶托，在該示例起著噴嘴部分），其首先與環境空氣接觸，並需要它的溫度，並且然後選擇的傾的熱的部分到它熱茶尋求雙方媒體引發熱平衡模式。 然而，正如我們已經找到了更有效地利用熱傳導將熱量從一個介質傳熱方面轉移到另一個，因此，更加有用（和廣泛使用的）TOA今天 - 當然，療養。

熱和結構計算

再生熱交換器的任何計算可以基於熱，液壓和強度計算的結果進行說明。 他們是根本，對新設備的設計不可缺少的技術是計算同一類型的設備線的後續機型的基礎。 熱TOA計算的主要任務是確定用於熱交換器的穩定操作所需要的熱交換表面面積並保持媒體出口的所需的參數。 經常在這樣的計算工程師給出的未來設備（材料，直徑的管，板，尺寸，束的幾何形狀，類型和材料翅片等人）的重量和尺寸特性的任意值，但是經過耐熱通常進行建設性計算熱交換器。 畢竟，如果第一步驟工程師認為是必要的表面積對於給定直徑的管，例如為60毫米，和熱交換器的長度從而開啟約六十米，是合乎邏輯的假設過渡多級熱交換器或管束類型，或以增加管的直徑。

水力計算

液壓或液壓機械和空氣動力學的計算執行以識別並在熱交換器優化液壓（空氣動力學的）的壓力損失，並計算能量消耗，以克服這些問題。 任何路徑，信道或管道用於加熱介質通道的計算面對人類的主要任務 - 在現場加強熱交換過程。 也就是說，一個中等必須通過，另一種是在其過程中的最小間隔，以獲得盡可能多的熱量。 這通常在開發翅片表面的形式施加額外的熱交換表面（對於邊界層子層的分離和增強流動湍流）。 在液壓損失最佳平衡關係，熱交換表面，重量和尺寸特性，並且將取出的熱輸出的區域為聚集體熱，液壓和建設性TOA計算的結果。

驗算

熱交換器的驗證是在其中需要鋪設任何熱交換表面面積的功率儲備的情況下進行。 儲備出於不同的原因，並在不同情況下的表面，如果是這樣的職權範圍要求，如果製造商決定作出額外的保證金是完全肯定這個熱量會在政權被釋放，並盡量減少在計算中的誤差。 在一些情況下，需要用於在其他（蒸發器，節能器）四捨五入結構尺寸的結果保留 容量的計算 是專門引入餘量表面上存在於該製冷迴路中的壓縮機的油污染的換熱器。 是的，水質較差，必須考慮到。 一段時間後，熱交換器的運行平穩，尤其是在高的溫度下，浮渣沉降熱交換設備的表面上，降低了熱傳導係數，並且不可避免地導致寄生熱起飛的降低。 因此主管工程師，熱交換器“水 - 水”的計算，特別注重換熱表面的額外儲備。 驗算，以了解如何選擇的設備將在其他次要模式下工作花。 例如，在中央空調 （空氣供給裝置）加熱器在寒冷的季節使用的第一和第二加熱，並且經常涉及夏季用於冷卻供給空氣供給冷水到空氣中的熱交換管。 他們將如何運作，什麼會給參數來評價跨度計算。

研究預測

研究TOA計算熱計算和驗證的結果的基礎上進行的。 他們是必要的，作為一項規則，以使最新修訂設計的裝置結構。 它們還執行以糾正任何方程中實現的計算模型TOA憑經驗獲得（實驗數據）鋪設。 進行研究涉及幾十個，有時上百個計算由專項規劃，制定並根據數學理論在生產中實施的計算的實驗設計。 根據該研究結果揭示了不同的條件和性能指標TOA物理量的影響。

其他計算

的換熱面積的計算中，不要忘記的材料的電阻。 強度計算TOA包括檢查電壓的投影單元，扭轉附著到允許工作時刻細節和熱交換器的未來的節點。 隨著產品的最小尺寸應牢固，穩定，確保在各種安全運行，即使在最艱苦的條件。

動態計算被執行以確定在可變操作模式熱交換器的各種特性。

換熱器設計的類型

在設計間壁式TOA可分為一個足夠大的數量的組。 最公知和廣泛使用的 - 的板式熱交換器，空氣（翅片管），管殼式換熱器“在管管道”，殼板，以及其他。 有更多的高度專業化的和外來的類型，例如，螺旋形（耳蝸交換）或刮刀，其與粘性或非牛頓流體，以及許多其他類型的工作。

熱交換器“管中管”

考慮熱交換器“在管筒”的簡單的計算。 在結構上，這種類型的TOA的最大程度地簡化。 在啟動過程中內管裝置，通常是熱的熱傳遞流體，以盡量減少損失，並進入殼體或到外管，冷卻劑的冷卻運行。 工程任務在這種情況下減少了所計算的熱交換表面面積的和預定的直徑的基礎上，熱交換器的長度的確定。

值得一並稱在熱力學引入了一個理想的熱交換器的概念，即無限長單元，其中，冷卻劑在計數器工作，充分觸發溫度差之間。 設計“管道管”最接近滿足這些要求。 如果運行逆流傳熱液體，這將是所謂的“反現實”（而不是跨在板TOA）。 溫度壓力最有效地觸發時交通組織。 然而，在執行熱交換器的“管中管”的計算應當是現實的，而不是關於物流部件，以及安裝的難易程度忘記。 evrofury長度 - 13.5米，不適合打滑和安裝設備等長度的所有技術設施。

殼和管式熱交換器

因此，這種裝置的計算的一部分平穩地流入的計算管殼式換熱器。 這個裝置，其中所述管束是在一個單一的殼體（外殼），由不同的冷卻劑洗滌，取決於目的地設備。 在電容器中，例如，在製冷劑套運行，並且水 - 在管中。 交通的這種方法環境更容易和更有效的控制單元的操作。 在蒸發器，反之，在製冷劑沸騰在管，並且它們用冷卻的液體（水，鹽水，乙二醇等）。 因此，計算管式換熱器被減少，以最小化設備的尺寸。 與殼體的直徑，該直徑和數量和長度內管裝置工程師的打進入熱交換表面面積的計算值。

空氣熱交換器

其中最常見的是迄今為止換熱器 - 翅片管換熱器。 他們被稱為線圈。 在那裡它們被不僅調整範圍從冷風機（來自英文。範+線圈，即，“風扇”+“線圈”）在從熱煙道氣和傳送分割系統巨煙道氣體換熱器（熱量選擇內部塊它用於加熱）在CHP鍋爐。 這就是為什麼線圈器的計算依賴於應用程序，其中熱投產。 安裝在腔室衝擊凍肉工業空氣冷卻器（VOPy），在低溫下和在食品冷凍的其它目的冰櫃，要求在其設計有一定的結構特徵。 薄片（翅片）之間的距離應當最大，以增加除霜循環之間的連續操作的時間。 對的DC（數據中心）汽化器，相反，能夠實現更緊湊的夾緊mezhlamelnye距離到最小。 這種換熱器在“純區”，通過細過濾器所包圍操作（高達HEPA級），但是，這種計算是在最小化的總體尺寸為重點進行的管式熱交換器的。

板式換熱器

對於板式換熱器目前穩定的需求。 根據它的結構設計，它們完全襯墊和半焊，和mednopayanymi nikelpayanymi，焊接並釬焊擴散法（無焊料）。 板式換熱器的熱設計是足夠柔性的，而不是特別難以工程師。 選擇過程可以播放類型的板，深槽形成，鰭型，鋼材厚度，不同的材料，最重要的 - 不同尺寸的設備的許多標準尺寸的模型。 這種換熱器是低和寬（用於水的蒸汽加熱）或高而窄（分離的熱交換器用於空氣調節系統）。 它們通常使用的，並與相變，即作為冷凝器，蒸發器，蒸汽冷卻器，predkondensatorov等的培養基。D.執行以雙相模式，比“液 - 液”的熱交換器稍微用力操作熱交換器的熱設計，但對於經驗豐富的工程師這個問題是可以解決的，沒有特別的困難。 為了方便這些計算現代工程設計人員使用計算機數據庫，在這裡你可以找到很多的必要信息，包括任何條紋模式中的任何製冷劑的相圖，例如，程序CoolPack。

計算例熱交換器

計算的主要目的是必要的熱交換表面面積的計算。 熱（製冷）功率通常在職權範圍的規定，但在我們的例子中，我們將計算和她，因為，比如說，要求規範的檢查。 有時也會發生，原來的數據能爬行錯誤。 一個主管工程師的任務 - 這個錯誤查找和修復。 作為一個例子，執行的計算板式熱交換器“液 - 液”。 讓它在高層建築物中的分離器電路（壓力斷路器）。 為了減輕設備上的壓力，摩天大樓的建設經常使用這種方法。 在熱交換器的一側有水在入口處Tvh1 = 14ᵒS和出口Tvyh1 = 9ᵒS，以及流量G1 = 14為500kg /小時，並且在其他 - 也是水，但在這裡使用以下參數：Tvh2 = 8ᵒS， Tvyh2ᵒS= 12，G2 = 18125公斤/小時。

必要的功率（Q0）計算熱平衡公式（見上面的圖中，式7.1 ..），其中Cp - 比熱容量（表值）。 進行計算的簡單起見，這些值取熱容量EOT = 4.187 [千焦耳/公斤*ᵒS]。 我們認為：

Q1 = 14 500 *（14 - 9）* 4.187 = 303557.5 [千焦/小時] = W = 84.3 84321.53千瓦 - 在所述第一側和

Q2 = 18 125 *（12 - 8）* 4.187 = 303557.5 [千焦/小時] = W = 84.3 84321.53千瓦 - 在第二側上。

需要注意的是，根據式（7.1），Q0 = Q1 = Q2，而不管進行的計算的哪一側的。

此外，主熱傳導方程（7.2）中，我們發現了必要的表面積（7.2.1），其中k -熱傳遞係數（假定等於6350 [W / ^{平方米]），}和ΔTsr.log。 - 均值溫差，由式（7.3）計算值：

？噸sr.log。 =（2 - 1）/ LN（2/1）= 1 / LN2 = 1 / 0.6931 = 1.4428;

F是=六千三百五十○分之八萬四千三百二十一* 1.4428 = 9.2Hz m ²以下^。

另外，在傳熱係數是未知的情況下，計算略微複雜的板式熱交換器。 式（7.4）被認為是雷諾數其中ρ -密度[千克/ ^{立方米]，η} -動態粘度，[N * S / M ^2]，V -在導管的介質的速度[米/秒]，D厘米 - 可濕性孔徑[M]。

從表中我們所追求的所需的值普朗特[PR]，和式（7.5），我們得到努塞爾數，其中n = 0,4 - 液體加熱條件，並且n = 0,3 - 在液體條件下進行冷卻。

此外，式（7.6）的計算熱傳遞係數從冷卻劑到每個壁，並且假定式（7.7）是其中在式（7.2.1）來計算熱交換表面面積在取代的傳熱係數。

在上式中，λ - 熱傳導係數，ϭ - 每個熱傳遞壁的傳熱係數 - 通道壁，α1和α2的厚度。