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Berechnungsmethode des Plattenwärmetauschers

Anzahl Durchsuchen:0     Autor:Site Editor     veröffentlichen Zeit: 2020-05-05      Herkunft:Powered

Die Berechnung des Plattenwärmetauschersist ein relativ komplizierter Prozess, und die derzeit gängigen Methoden sind die logarithmische Methode der durchschnittlichen Temperaturdifferenz und die NTU-Methode. Wenn Computer nicht beliebt waren, verwendeten die meisten Hersteller ungefähre Berechnungsparameter und Schätzmethoden für die Durchflussrate und den Gesamtwärmeübertragungskoeffizienten. Gegenwärtig verwenden immer mehr Hersteller Computerberechnungen, so dass die Prozessberechnung von Plattenwärmetauschern schnell, bequem und genau wird. Das Folgende ist eine kurze Beschreibung der allgemeinen Berechnungsmethode des Plattenwärmetauschers ohne Phasenübergang. Diese Methode ist eine Entwurfsberechnungsmethode, die auf der Korrelation zwischen den Kriterien Wärmeübertragung und Druckabfall basiert.

Die folgenden fünf Parameter sind für die Auswahlberechnung des Plattenwärmetauschers erforderlich:

Gesamtwärmeübertragung (Einheit: kW).

Einlass- und Auslasstemperatur der Primär- und Sekundärseite

Zulässiger Druckabfall auf der Primär- und Sekundärseite

Maximale Arbeitstemperatur

Maximaler Arbeitsdruck Wenn die Durchflussmenge des Wärmeübertragungsmediums, die spezifische Wärmekapazität und die Temperaturdifferenz zwischen Einlass und Auslass bekannt sind, kann die gesamte Wärmeübertragung berechnet werden.

Temperatur

T1 = Einlasstemperatur der heißen Seite

T2 = Auslasstemperatur der heißen Seite

t1 = Einlasstemperatur der kalten Seite

t2 = Auslasstemperatur der kalten Seite

Wärmelast

Die Wärmestrombilanzformel spiegelt die gegenseitige Beziehung zwischen den Temperaturänderungen der beiden Flüssigkeiten während des Wärmeaustauschs wider. Unter der Bedingung einer guten Wärmeisolierung des Wärmetauschers und ohne Wärmeverlust ist die Wärmeflussbilanzbeziehung für den stationären Wärmeübertragungsprozess:

(Wärmestrom, der von heißer Flüssigkeit freigesetzt wird) = (Wärmestrom, der von kalter Flüssigkeit absorbiert wird)

Bei der Wärmebilanzberechnung ist der Ausdruck des Wärmeübertragungsprozesses mit und ohne Phasenänderung unterschiedlich.

(1) Wärmeübertragungsprozess ohne Phasenwechsel

Where

Q ---- Der Wärmefluss, der von kalter Flüssigkeit absorbiert oder von heißer Flüssigkeit abgegeben wird, W;

mh, mc ----- Massenstrom von heißer und kalter Flüssigkeit, kg / s;

Cph, Cpc ------ Die spezifische Druckwärmekapazität von heißer und kalter Flüssigkeit, kJ / (kg · K);

T1, t1 ------ Einlasstemperatur für heißes und kaltes Fluid, K;

T2, t2 ------ Auslasstemperatur der heißen und kalten Flüssigkeit, K.

(2) Wärmeübertragungsprozess mit Phasenwechsel

Während des Wärmeaustauschs zwischen den beiden Strömen erfährt einer der Ströme einen Phasenwechsel, wie z. B. Dampfkondensation oder Flüssigkeitssieden, und die Wärmestrombilanzformel lautet:

Hat einen Phasenwechsel auf einer Seite

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Beide Seiten des Stroms weisen Phasenänderungen auf, wie z. B. einen kondensierenden Wärmeübertragungsprozess auf der anderen Seite

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Where

r, r1, r2 -------- logistische Phasenwechselwärme, J / kg;

D, D1, D2 -------- Durchflussrate der Phasenwechselsubstanz, kg / s.

Für die Berechnung des Wärmeflusses, wenn der unterkühlte oder überhitzte Strom eine Phasenänderung erfährt, sollte die Summierung gemäß dem obigen Verfahren berechnet werden.

Log Mean Temperature Difference (LMTD)

Die logarithmische durchschnittliche Temperaturdifferenz ist die Wärmeübertragungsleistung des Wärmetauschers. Die Größe der logarithmischen Durchschnittstemperaturdifferenz hängt direkt mit dem Grad der Wärmeübertragung des Wärmetauschers zusammen. In einigen speziellen Fällen kann die logarithmische durchschnittliche Temperaturdifferenz nicht berechnet werden. In diesem Fall wird die arithmetische durchschnittliche Temperaturdifferenz anstelle der logarithmischen durchschnittlichen Temperaturdifferenz verwendet. Die Berechnungsmethode der mittleren logarithmischen Durchschnittstemperaturdifferenz zwischen den Gegenstrom- und den Gleichstrombedingungen ist unterschiedlich. In einigen speziellen Fällen wird die arithmetische Durchschnittstemperaturdifferenz anstelle der logarithmischen Durchschnittstemperaturdifferenz verwendet.

Analyse- und Berechnungsmethode des Wärmeübergangskoeffizienten und des Widerstands des Plattenwärmetauschers

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Heiß lang (F)

Die Wärmelänge bezieht sich auf die Temperaturdifferenz auf einer Seite und die logarithmische durchschnittliche Temperaturdifferenz. F = dt / LMTD

Die Wärmeübertragungsdichte, Viskosität, spezifische Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit werden durch die physikalischen Eigenschaften der folgenden vier Medien beeinflusst

Gesamtwärmeübergangskoeffizient

Der Gesamtwärmeübergangskoeffizient ist ein Parameter zur Messung des Wärmeübertragungswiderstands des Wärmetauschers. Der Wärmeübertragungswiderstand setzt sich hauptsächlich aus Faktoren wie dem Material und der Dicke der Wärmeübertragungsplatte, dem Schmutz und der Flüssigkeit selbst zusammen. Einheit: W / m2 ℃ oder kcal / h, m2 ℃.

Druckverlust

Der Druckabfall wirkt sich direkt auf die Größe des Plattenwärmetauschers aus. Wenn ein größerer zulässiger Druckabfall vorliegt, können die Kosten des Wärmetauschers gesenkt werden, die Leistung der Pumpe wird jedoch verloren und die Betriebskosten werden erhöht. Unter normalen Umständen ist im Fall eines Wasser-Wasser-Wärmeaustauschs der zulässige Druckabfall bei 20-100 kPa im Allgemeinen akzeptabel.

Verschmutzungskoeffizient

Im Vergleich zu Rohrbündelwärmetauschern befindet sich der Wasserfluss in Plattenwärmetauschern in einem Zustand hoher Turbulenzen, und der Verschmutzungskoeffizient desselben Mediums ist viel kleiner als der von Plattenwärmetauschern. In dem Fall, dass der Skalierungsfaktor von Wasser nicht bestimmt werden kann, können 10% des Überschusses in der Berechnung beibehalten werden.

Berechnungsmethode Die thermische Belastung kann durch die folgende Formel ausgedrückt werden:

Q = m · cp · dt

Q = k · A · LMTD

Q = Wärmelast (kW)

m= Massendurchfluss (kg / s)

cp = spezifische Wärme (kJ / kg ℃)

dt = Temperaturdifferenz zwischen Einlass und Auslass des Mediums (℃)

K = Gesamtwärmeübergangskoeffizient (W / m2 ℃)

A = Wärmeübertragungsfläche (m2)

LMTD = logarithmische mittlere Temperaturdifferenz

Der Gesamtwärmeübergangskoeffizient wird nach folgender Formel berechnet:

Analyse- und Berechnungsmethode des Wärmeübergangskoeffizienten und des Widerstands des Plattenwärmetauschers

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unter ihnen:

K = Gesamtwärmeübergangskoeffizient (W / m2 ℃)

α1= Einmal gemessener Wärmeübergangskoeffizient (W / m2 ℃)

α2= Einmal gemessener Wärmeübergangskoeffizient (W / m2 ℃)

δ = Dicke der Wärmeübertragungsplatte (m)

λ = Wärmeleitfähigkeit der Platte (W / m ℃)

R1 und R2 sind die Verschmutzungskoeffizienten auf beiden Seiten (m2 ℃ / W)

α1und α2 kann durch das Nusselt-Kriterium erhalten werden.

Wärmeübertragungseffizienz und Nummerierungsmethode für Wärmeübertragungseinheiten

Bei der Wärmeübertragungsberechnung beziehen sich die Wärmeübertragungsratengleichung und die Wärmeflussbilanzformel auf die Parameter des Wärmetauschers und des Wärmeaustauschstroms. Wenn die Durchflussrate, die Einlass- und Auslasstemperatur des Prozessstroms bekannt sind, können die durchschnittliche Wärmeübertragungstemperaturdifferenz △ tm und der Wärmefluss Q gemäß dem oben beschriebenen Verfahren berechnet werden, um die erforderliche Wärmeübertragungsfläche A zu erhalten Probleme sind oben erwähnt. Und das Problem der Entwurfsberechnung.

Wenn jedoch die Strömungsrate, die Einlasstemperatur, die Wärmeübertragungsfläche und der Wärmeübertragungskoeffizient K der beiden Ströme angegeben werden, ist es schwierig, die Auslasstemperatur der beiden Flüssigkeiten unter Verwendung von Analysemethoden direkt zu bestimmen. Oft müssen Versuch und Irrtum Methode zur Lösung verwenden. Diese Art von Problem ist das zuvor erwähnte Problem der betrieblichen Berechnung. In dieser Hinsicht kann die Lösung bequem ohne Versuch und Irrtum erhalten werden, wenn die 1955 von Case und London abgeleitete Methode der Wärmeübertragungseffizienz und der Anzahl der Wärmeübertragungseinheiten angewendet wird.


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