Оглавление:
Эффективность теплообменника и способы ее повышения
- При проектировании теплообменника проектировщик выбирает форму рабочей поверхности, движение и скорость теплоносителя, конструктивные параметры (диаметр трубы, расстояние между трубами, расстояние между пластинами). При этом для выбора наиболее эффективного устройства выполняются тепловые и гидродинамические расчеты нескольких вариантов устройства Эффективность работы теплообменника может быть оценена по-разному ways. An важным критерием оценки эффективности работы теплообменника является стоимость (в рублях), связанная с его изготовлением и эксплуатацией.
Наиболее эффективным является теплообменник, который минимизирует сумму годовых эксплуатационных расходов и сумму амортизационных отчислений от капитальных затрат (годовых).Данный способ оценки эффективности работы теплообменника требует значительной технико-экономической реализации. Стоимость строительства теплообменника во многом зависит от размера рабочей поверхности, а стоимость эксплуатации зависит от возможности перемещения теплоносителя. Поэтому, различные варианты теплообменника 11^(?)Можно сравнить со 2-м количеством теплопередачи).Если значения одного из этих параметров совпадают, то наиболее эффективным является теплообменник с меньшим 2-м параметром.
В этом разделе будет в общих чертах описана основная идея всех этих расчетов, а затем более подробно будет разобран метод, предложенный Карманом. Людмила Фирмаль
Для сравнительной оценки различных схем теплообменников ученый М. В. Киличев предложил использовать критерии Е = г Здесь представлена плотность теплового потока через рабочую поверхность теплообменника. / — Рабочее сопротивление обоих теплоносителей на единицу рабочей поверхности в единицу времени на единицу. Лучше всего подходит теплообменник с максимальным значением E. Для транспортных теплообменников, особенно для авиационных, весовые и габаритные характеристики оборудования следующие important.
В этом случае различные варианты теплообменника можно сравнивать по массе устройства и устройства, перемещающего теплоноситель и его привод, или по массе самого теплообменника с одинаковым расходом энергии на перемещение теплоносителя. Компактность теплообменника можно оценить по удельной поверхности нагрева| 3.Это площадь рабочей поверхности на единицу объема устройства. При сравнении теплообменников компактным способом Вам нужно сравнить значения p для той же работы, затраченной на перемещение охлаждающей жидкости.
При выборе типа нагревательной поверхности следует учитывать, что трубчатая поверхность позволяет создать жесткую конструкцию и может использоваться более удобно (для очистки).Пластинчатые теплообменники более компактны. Промышленный трубчатый теплообменник имеет p = 40-80 ″ ldLi, но в пластинчатом теплообменнике это значение достигает 200-300 м * / м3. Выбирая скорость подачи охлаждающей жидкости, вы можете максимально повысить эффективность нагрева exchanger. To для получения высокого коэффициента теплоотдачи желательно, чтобы турбулентное состояние осуществлялось при протекании жидкости в трубе и канале.
Расчетное значение скорости получается после сравнения КПД теплообменника с теплоносителем различных скоростей. Для газов и пара скорость движения может быть временно выбрана в диапазоне 15-100 м / с, для жидкостей-1-3 м / с. Увеличение скорости движения теплоносителя сопровождается уменьшением рабочей поверхности теплообменника (за счет увеличения коэффициента теплоотдачи) и увеличением гидравлических потерь. Существует оптимальное соотношение скорости вращения coolant. It характеризуется максимальным количеством передаваемого тепла, когда на перемещение теплоносителя затрачивается определенное количество энергии.
- Для трубчатых теплообменников оптимальное соотношение скоростей составляет 41. Если коэффициент теплопередачи теплоносителя существенно отличается, то скорость теплоносителя с большим коэффициентом теплопередачи мало влияет на коэффициент теплопередачи, и его значение может быть выбрано из допустимых проходов воздуховода или из условий получения мощности устройства, которое его перемещает. Диаметр трубы и тангаж пачки пробки также значительно влияют на сжатость и вес жары exchanger. At фиксированное значение относительного шага, рабочая поверхность пропорциональна диаметру, а объем пропорционален мощности 2 диаметра трубы.
Поэтому удельная поверхность нагрева обратно пропорциональна диаметру трубы. Например, если диаметр трубы уменьшить с 19 мм до 2,4 мм, то объем теплообменника уменьшится в 10 раз, а масса уменьшится в 8 раз. Однако использование небольших труб увеличивает себестоимость производства, что затрудняет очистку теплообменника в процессе эксплуатации. Поэтому обычно используется трубка диаметром более 12 мм. Наиболее распространенными являются стальные и латунные трубы с наружным диаметром 14, 16, 19, 24 и 25 мм.
В полных уравнениях Навье — Стокса имеется несколько таких членов (выражающих перенос количества движения по трем направлениям осей координат). Людмила Фирмаль
Уменьшение шага трубного пучка также является средством уменьшения массы и габаритов теплообменника. Уменьшение шага луча ограничено техническими возможностями. Относительный шаг луча обычно составляет — = 1.25-1.6*. * Обратите внимание на то, что между стенками трубы не должно быть сетки Проектировщик теплообменника может свободно выбирать любую охлаждающую жидкость. При выборе типа теплоносителя необходимо учитывать, например, температурный режим работы, стоимость теплоносителя, возможность коррозии стенок и т. д.
Например, при высоких температурах удобно использовать расплавленный металл, который имеет высокую температуру кипения, в качестве теплоносителя, а также обладает высокой теплопроводностью. Для повышения компактности и уменьшения массы теплообменника используются различные средства усиления теплообмена. Эффективным средством повышения компактности теплообменника является установка ребер на поверхности, которые могут быть использованы как на пластине, так и на трубе Рисунок 15.5 Теплообменник.
На рисунке 15.5 показан пластинчатый теплообменник с плоскими непрерывными ребрами. 15.5, B-теплообменник с ребристым овалом tube. In трубчатые теплообменники, ребра которых могут быть установлены только на одной стороне рабочей поверхности, а в пластинчатых теплообменниках-на обеих сторонах. Ребра обычно изготавливаются из тонкого листа меди или алюминия, который надежно припаян к основному surface. It может быть гладким или рифленым. Ребра могут быть выполнены в виде отдельных пластин, расположенных в канале пластинчатого теплообменника в порядке шахматной доски или коридора, и в виде цилиндрических или конических шипов, которые припаяны к поверхности нагрева.
Теплообменники с такими ребрами называются игольчатыми. На рис. 15.6 сравнивается зависимость коэффициента теплопередачи от силы трения на единицу одной стороны рабочей поверхности для различных типов теплообменников. Обозначение типа поверхности и величины удельной поверхности нагрева связано с объемом 1 полости теплообменника / 5′, приведенным в таблице. 15-1.
Смотрите также:
| Тепловой расчет рекуперативного теплообменника | Конвективное охлаждение |
| О гидравлическом расчете теплообменника | Тугоплавкие теплоизолирующие покрытия |
