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Método de cálculo del intercambiador de calor de placas.

Número Navegar:0     Autor:Editor del Sitio     publicar Tiempo: 2020-05-05      Origen:motorizado

El cálculo del intercambiador de calor de placases un proceso relativamente complicado, y los métodos actualmente populares son el método logarítmico de diferencia de temperatura promedio y el método NTU. Cuando las computadoras no eran populares, la mayoría de los fabricantes usaban parámetros de cálculo aproximados y métodos de estimación de la curva de coeficiente de transferencia de calor de tasa de flujo total. En la actualidad, cada vez más fabricantes utilizan el cálculo por computadora, por lo que el cálculo del proceso del intercambiador de calor de placas se vuelve rápido, conveniente y preciso. La siguiente es una breve descripción del método de cálculo general del intercambiador de calor de placas sin transición de fase. Este método es un método de cálculo de diseño basado en la correlación entre los criterios de transferencia de calor y caída de presión.

Los siguientes cinco parámetros son necesarios en el cálculo de selección del intercambiador de calor de placas:

Transferencia de calor total (unidad: kW).

Temperatura de entrada y salida del lado primario y del lado secundario

Caída de presión permitida en los lados primario y secundario.

Temperatura máxima de trabajo

Presión de trabajo máxima Si se conoce el caudal del medio de transferencia de calor, la capacidad de calor específica y la diferencia de temperatura entre la entrada y la salida, se puede calcular la transferencia de calor total.

Temperatura

T1 = temperatura de entrada del lado caliente

T2 = temperatura de salida del lado caliente

t1 = temperatura de entrada del lado frío

t2 = temperatura de salida del lado frío

Carga de calor

La fórmula de equilibrio del flujo de calor refleja la relación mutua entre los cambios de temperatura de los dos fluidos durante el intercambio de calor. Bajo la condición de un buen aislamiento térmico del intercambiador de calor y sin pérdida de calor, la relación de equilibrio del flujo de calor para el proceso de transferencia de calor en estado estable es:

(Caudal de calor liberado por fluido caliente) = (caudal de calor absorbido por fluido frío)

En el cálculo del balance de calor, la expresión del proceso de transferencia de calor con y sin cambio de fase es diferente.

(1) Proceso de transferencia de calor sin cambio de fase

Where

Q ---- El flujo de calor absorbido por el fluido frío o liberado por el fluido caliente, W;

mh, mc ----- flujo másico de fluido frío y caliente, kg / s;

Cph, Cpc ------ La capacidad calorífica de presión específica del fluido caliente y frío, kJ / (kg · K);

T1, t1 ------ Temperatura de entrada del fluido caliente y frío, K;

T2, t2 ------ temperatura de salida del fluido frío y caliente, K.

(2) Proceso de transferencia de calor con cambio de fase

Durante el intercambio de calor entre las dos corrientes, una de las corrientes experimenta un cambio de fase, como la condensación de vapor o la ebullición de líquidos, y la fórmula de equilibrio del flujo de calor es:

Tiene un cambio de fase en un lado

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Ambos lados de la corriente tienen cambios de fase, como el proceso de condensación de transferencia de calor en el otro lado

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Where

r, r1, r2 -------- calor de cambio de fase de logística, J / kg;

D, D1, D2 -------- Velocidad de flujo de la sustancia de cambio de fase, kg / s.

Para el cálculo del flujo de calor cuando la corriente sobreenfriada o sobrecalentada sufre un cambio de fase, la suma debe calcularse de acuerdo con el método anterior.

Diferencia de temperatura media de registro (LMTD)

La diferencia de temperatura media logarítmica es el poder de transferencia de calor del intercambiador de calor. El tamaño de la diferencia de temperatura media logarítmica se relaciona directamente con el grado de transferencia de calor del intercambiador de calor. En algunos casos especiales, no se puede calcular la diferencia de temperatura media logarítmica. En este caso, se usa la diferencia de temperatura promedio aritmética en lugar de la diferencia de temperatura promedio logarítmica. El método de cálculo de la diferencia de temperatura media logarítmica media entre las condiciones de contracorriente y las condiciones actuales es diferente. En algunos casos especiales, se usa la diferencia de temperatura promedio aritmética en lugar de la diferencia de temperatura promedio logarítmica.

Análisis y método de cálculo del coeficiente de transferencia de calor y resistencia del intercambiador de calor de placas.

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Caliente largo (F)

La longitud del calor está relacionada con la diferencia de temperatura en un lado y la diferencia de temperatura media logarítmica. F = dt / LMTD

La densidad de transferencia de calor, la viscosidad, la capacidad calorífica específica y la conductividad térmica afectadas por las propiedades físicas de los siguientes cuatro medios

Coeficiente de transferencia de calor total

El coeficiente de transferencia de calor total es un parámetro utilizado para medir la resistencia de transferencia de calor del intercambiador de calor. La resistencia a la transferencia de calor se compone principalmente de factores como el material y el grosor de la placa de transferencia de calor, la suciedad y el propio fluido. Unidad: W / m2 ℃ o kcal / h, m2 ℃.

Caída de presión

La caída de presión afecta directamente el tamaño del intercambiador de calor de placas. Si hay una caída de presión permitida mayor, puede reducir el costo del intercambiador de calor, pero perderá la potencia de la bomba y aumentará el costo operativo. En circunstancias normales, en el caso del intercambio de calor de agua a agua, la caída de presión permitida es generalmente aceptable a 20-100KPa.

Coeficiente de ensuciamiento

En comparación con los intercambiadores de calor de carcasa y tubos, el flujo de agua en los intercambiadores de calor de placas está en un estado de alta turbulencia, y el coeficiente de ensuciamiento del mismo medio es mucho menor que el de los intercambiadores de calor de placas. En el caso de que no se pueda determinar el factor de escala del agua, se puede retener el 10% del excedente en el cálculo.

Método de cálculo La carga térmica se puede expresar mediante la siguiente fórmula:

Q = m · cp · dt

Q = k · A · LMTD

Q = carga de calor (kW)

m= caudal másico (kg / s)

cp = calor específico (kJ / kg ℃)

dt = diferencia de temperatura entre la entrada y la salida del medio (℃)

K = coeficiente de transferencia de calor total (W / m2 ℃)

A = área de transferencia de calor (m2)

LMTD = diferencia de temperatura media logarítmica

El coeficiente de transferencia de calor total se calcula mediante la siguiente fórmula:

Análisis y método de cálculo del coeficiente de transferencia de calor y resistencia del intercambiador de calor de placas.

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entre ellos:

K = coeficiente de transferencia de calor total (W / m2 ℃)

α1= Coeficiente de transferencia de calor medido una vez (W / m2 ℃)

α2= Coeficiente de transferencia de calor medido una vez (W / m2 ℃)

δ = Espesor de la placa de transferencia de calor (m)

λ = La conductividad térmica de la placa (W / m ℃)

R1 y R2 son los coeficientes de ensuciamiento en ambos lados (m2 ℃ / W)

α1y α2 se puede obtener por el criterio de Nusselt.

Eficiencia de transferencia de calor y método de número de unidad de transferencia de calor

En el cálculo de la transferencia de calor, la ecuación de la tasa de transferencia de calor y la fórmula de equilibrio del flujo de calor relacionan los parámetros del intercambiador de calor y la corriente de intercambio de calor. Cuando se conoce la velocidad de flujo, la temperatura de entrada y salida de la corriente del proceso, la diferencia de temperatura de transferencia de calor promedio △ tm y el flujo de calor Q se pueden calcular de acuerdo con el método descrito anteriormente, para obtener el área de transferencia de calor requerida A. Los problemas se mencionan anteriormente. Y el problema de cálculo de diseño.

Sin embargo, cuando se dan la velocidad de flujo, la temperatura de entrada, el área de transferencia de calor y el coeficiente de transferencia de calor K de las dos corrientes, es difícil determinar directamente la temperatura de salida de los dos fluidos usando métodos analíticos. A menudo es necesario utilizar el método de prueba y error para resolver. Este tipo de problema es el problema informático operacional mencionado anteriormente. A este respecto, si se adopta el método de eficiencia de transferencia de calor y número de unidad de transferencia de calor derivado de Case y London en 1955, la solución se puede obtener convenientemente sin prueba y error.


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