Perhitungan kalkulator online penukar panas

Categories: Nama kategori.

Jan 30, 2018 // By: // No Comment

Kalkulator untuk menghitung heat exchanger

Spesialis dari LLC "Perusahaan Hangat" untuk aplikasi Anda akan membuat analisis hati-hati yang diperlukan dan perhitungan penukar panas setiap perusahaan merek dan produsen, serta peralatan pertukaran panas lainnya berdasarkan data yang Anda berikan kepada kami. Pilihan yang tepat dari peralatan yang diperlukan tergantung pada hal ini.

Semua perhitungan dilakukan secara terpisah dan bergantung pada tugas-tugas khusus peralatan dan diberikan secara GRATIS BIAYA.

Untuk menghitung peralatan dengan parameter - cukup isi kuesioner di website kami. Anda juga bisa mendownload kuesioner dalam format Word, mengisinya dan mengirimkannya kepada kami.

Pakar kami juga dapat memberikan penilaian awal terhadap pekerjaan pembersihan atau pembilasan, serta pemasangan dan pemasangan. Tanyakan mengapa penilaian awal? Karena - perkiraan paling tepat lingkup pekerjaan hanya bisa dilihat peralatan dan melakukan diagnosa langsung di tempat.

Memesan pilihan penukar panas

Di LLC "Perusahaan Hangat" Anda tidak bisa hanya memesan perhitungan dan pemilihan penukar panas, tetapi juga mendapatkan spesifikasi rinci dengan mempertimbangkan jumlah maksimum parameter preset untuk peralatan masa depan atau yang sudah terpasang. Kami tidak hanya melakukan seleksi, pemasangan dan penghitungan penuh penukar panas, namun kemudian melakukan pemeliharaan dengan kesepakatan bersama. Pilihan algoritma spesifik perhitungan teknik dilakukan tergantung pada objek data yang diterima oleh spesialis kami selama survei berlangsung. Oleh karena itu, optimal untuk mendapatkan hasil yang dapat diandalkan.

Memesan peralatan perawatan

Kami juga siap untuk pergi ke lokasi untuk menghapus semua indikasi yang diperlukan yang memungkinkan kami menghitung parameter yang dibutuhkan dengan benar dan memilih peralatan yang akan menjalankan fungsinya dengan cara yang paling efisien dalam kondisi tertentu. Anda bisa mengundang karyawan kami dengan menelepon. Para spesialis akan tiba pada waktu yang tepat untuk Anda, melakukan semua pengukuran dengan cepat dan profesional, melakukan perhitungan yang diperlukan (untuk pemilihan peralatan pertukaran panas berikutnya), atau melakukan penilaian polusi untuk pencucian berikutnya dari alat penukar panas atau perbaikannya.

Kami menjamin bahwa karyawan LLC "Warm Company" akan dapat melakukan perhitungan optimal penukar panas, serta jenis peralatan lainnya dengan akurasi yang sempurna, dan akan mengambil perangkat yang ideal untuk sistem tertentu. Hasil perhitungan teknik yang benar akan menjadi operasi peralatan yang andal dan tahan lama. HUBUNGI

Konsultasi gratis spesialis peralatan pertukaran panas

Setiap pelanggan LLC "Perusahaan Hangat" memiliki kesempatan untuk berkonsultasi dengan spesialis kami secara gratis untuk setiap masalah yang berkaitan dengan pemilihan produk dan komposisi pembawa panas untuknya. Semua perhitungan dan pemilihan peralatan pertukaran panas dilakukan pada tingkat profesional. Saat memesan perhitungan teknik di perusahaan kami, Anda mendapatkan jaminan penuh bahwa parameter teknis dari peralatan yang dibeli sesuai idealnya.

1

Untuk menghitung peralatan dengan parameter - cukup isi kuesioner di website kami. Anda juga bisa mendownload kuesioner dalam format Word, mengisinya dan mengirimkannya kepada kami.

Perhatian silahkan! Karena nilai tukar mata uang asing yang tidak stabil - harga peralatan diberikan indikasi. Harga pasti akan diminta oleh manajer kami melalui telepon: 8 (495) 984-16-84

Promosi layanan musim semi

Hanya peralatan bermerek

  • Anda berada di sini:  
  • Rumah
  • /
  • Harga
  • /
  • Perhitungan heat exchanger

berkenalan dengan produknya

pergi ke kalkulator

pelajari jadwal dan cakupan daerah

CALL - ANDA MENUNGGU UNTUK DISKON!

Telepon di Moskow: 8 (495) 984-1684

Telepon di St. Petersburg: 8 (812) 245-3666

E-mail: [email protected] untuk semua pertanyaan

Jam kerja: 24 jam

Perhitungan penukar panas: contoh. Perhitungan luas, kekuatan penukar panas

Perhitungan penukar panas saat ini tidak lebih dari lima menit. Setiap organisasi yang memproduksi dan menjual peralatan tersebut, secara umum, menyediakan semua program pilihan bagi setiap orang. Ini bisa diunduh secara gratis dari situs web perusahaan, atau spesialis teknis mereka akan datang ke kantor Anda dan menginstalnya secara gratis. Namun, seberapa baik hasil perhitungan tersebut, mungkinkah mempercayainya dan tidak membodohi produser, melawan tender dengan pesaingnya? Memeriksa kalkulator elektronik memerlukan pengetahuan atau setidaknya pemahaman tentang metodologi perhitungan penukar panas modern. Mari kita coba memahami detilnya.

Sebelum menghitung penukar panas, ayo ingat, tapi seperti apa perangkat ini? Peralatan perpindahan panas dan perpindahan massa (penukar panas, penukar panas, atau TOA) adalah alat untuk mentransfer panas dari satu pendingin ke pendingin lainnya. Dalam proses mengubah suhu pembawa panas, kepadatannya dan, karenanya, indeks massa zat juga berubah. Itulah sebabnya proses semacam itu disebut heat and mass exchange.

Sekarang mari kita bicara tentang jenis pertukaran panas - hanya ada tiga. Radiasi - perpindahan panas akibat radiasi. Sebagai contoh, Anda dapat ingat mandi matahari di pantai pada hari musim panas yang hangat. Dan penukar panas semacam itu bahkan bisa ditemukan di pasaran (lampu pemanas udara). Namun, yang paling sering untuk memanaskan tempat tinggal, kamar di apartemen, kita beli minyak atau radiator listrik. Ini adalah contoh dari jenis perpindahan panas - konveksi lainnya. Konveksi alami, paksa (knalpot, dan di dalam kotak adalah recuperator) atau dengan dorongan mekanis (dengan kipas angin, misalnya). Jenis yang terakhir jauh lebih efektif.

Namun, cara yang paling efisien untuk mentransfer panas adalah konduksi panas, atau, seperti juga disebut, konduksi (dari konduksi bahasa Inggris - "konduktivitas"). Setiap insinyur yang berniat melakukan perhitungan panas dari penukar panas terlebih dahulu memikirkan pemilihan peralatan yang efisien dalam dimensi minimal. Dan ini bisa dicapai justru karena konduksi panas. Contoh dari ini adalah penukar panas TOA - plat yang paling efektif sampai saat ini. Piring TOA, menurut definisi, adalah penukar panas yang mentransfer panas dari satu pendingin ke pendingin lainnya melalui dinding yang memisahkannya. Area kontak maksimum yang mungkin antara kedua media bersamaan dengan bahan yang dipilih dengan tepat, profil pelat dan ketebalannya memungkinkan untuk memperkecil ukuran peralatan yang dipilih sambil mempertahankan karakteristik teknis awal yang diperlukan dalam proses teknologi.

Sebelum menghitung heat exchanger, ditentukan dengan jenisnya. Semua TOA dapat dibagi menjadi dua kelompok besar: penukar panas recuperative dan regeneratif. Perbedaan utama di antara keduanya adalah sebagai berikut: di TOA recuperative, pertukaran panas terjadi melalui dinding yang memisahkan dua media perpindahan panas, dan pada dua lingkungan regeneratif mereka memiliki kontak langsung satu sama lain, sering mencampur dan membutuhkan pemisahan selanjutnya pada pemisah khusus. Penukar panas regeneratif dibagi menjadi pencampur dan penukar panas dengan nosel (stasioner, jatuh atau intermediate). Secara kasar, seember air panas, terkena es, atau segelas teh panas, mulai dingin di kulkas (tidak pernah melakukannya!) - ini adalah contoh dari TOA pencampuran semacam itu. Dan dengan menuangkan teh ke dalam piring dan mendinginkannya dengan cara ini, kita mendapatkan contoh penukar panas regeneratif dengan nosel (piring kecil dalam contoh ini memainkan peran nosel), yang pertama menghubungi udara di sekitarnya dan mengambil suhunya, dan kemudian mengeluarkan sebagian dari panas dari teh panas yang dituangkan ke dalamnya. , berusaha membawa kedua lingkungan ke dalam mode kesetimbangan termal. Namun, seperti yang telah kita jelaskan, lebih efisien menggunakan konduktivitas termal untuk mentransfer panas dari satu lingkungan ke lingkungan lainnya, jadi lebih bermanfaat dalam hal perpindahan panas (dan banyak digunakan) TOA hari ini - tentu saja, bersifat penyembuhan.

Perhitungan termal dan konstruktif

Perhitungan penukar panas recuperative dapat dilakukan berdasarkan hasil perhitungan termal, hidrolik dan kekuatan. Mereka mendasar, wajib dalam perancangan peralatan baru dan menjadi dasar untuk menghitung model berikutnya dari jenis peralatan yang sama. Tugas utama perhitungan termal TOA adalah menentukan area yang diperlukan dari permukaan pertukaran panas untuk pengoperasian stabil penukar panas dan untuk mempertahankan parameter media yang dibutuhkan di outlet. Seringkali, dalam perhitungan seperti itu, insinyur diberi nilai sewenang-wenang dari karakteristik dimensi massa peralatan masa depan (material, diameter pipa, dimensi pelat, geometri balok, jenis sirip dan material, dll.), Jadi setelah panas, perhitungan struktural penukar panas biasanya dilakukan. Bagaimanapun, jika pada tahap pertama insinyur telah menghitung luas permukaan yang diperlukan untuk diameter pipa yang diberikan, misalnya 60 mm, dan panjang penukar panas sekitar enam puluh meter, lebih logis untuk melakukan transisi ke penukar panas multi-pass, baik dengan jenis tabung dan tabung, atau untuk meningkatkan diameter tabung.

Perhitungan hidrolik atau hidromekanik, serta aerodinamika, dilakukan untuk menentukan dan mengoptimalkan kerugian tekanan hidrolik (aerodinamika) pada penukar panas, dan juga untuk menghitung biaya energi untuk mengatasinya. Perhitungan saluran, saluran atau pipa untuk pelepasan pendingin menetapkan tugas utama seseorang - untuk mengintensifkan proses pertukaran panas di area ini. Artinya, satu medium harus ditransmisikan, dan yang lainnya harus menerima sebanyak mungkin panas pada interval minimum arusnya. Untuk melakukan ini, permukaan penukar panas tambahan sering digunakan, dalam bentuk sirip permukaan yang dikembangkan (untuk memisahkan batas laminar sublayer dan mengintensifkan turbulensi aliran). Rasio keseimbangan optimal kerugian hidrolik, area permukaan pertukaran panas, karakteristik dimensi massa dan daya termal yang dikeluarkan adalah hasil kombinasi perhitungan termal, hidrolik dan struktur TOA.

Perhitungan verifikasi penukar panas dilakukan jika diperlukan untuk meletakkan cadangan untuk kapasitas atau untuk area permukaan pertukaran panas. Permukaan disediakan untuk berbagai alasan dan dalam situasi yang berbeda: jika diperlukan oleh spesifikasi, jika pabrikan memutuskan untuk membuat stok tambahan untuk memastikan bahwa alat penukar panas semacam itu akan masuk ke mode, dan untuk meminimalkan kesalahan dalam penghitungan. Dalam beberapa kasus, redundansi diperlukan untuk melengkapi hasil dimensi struktural; pada yang lain (evaporator, ekonomizers), perhitungan kapasitas penukar panas secara khusus memperkenalkan margin di atas permukaan, untuk mencemari minyak kompresor yang ada di sirkuit pendingin. Ya, dan kualitas air yang buruk harus diperhitungkan. Setelah beberapa saat operasi tanpa gangguan dari penukar panas, terutama pada suhu tinggi, skala mengendap pada permukaan pertukaran panas dari peralatan, mengurangi koefisien perpindahan panas dan pasti mengarah pada pengurangan parasit dalam pembuangan panas. Oleh karena itu, seorang insinyur yang kompeten, saat menghitung penukar panas air-ke-air, memberi perhatian khusus pada reservasi tambahan dari permukaan pertukaran panas. Perhitungan verifikasi juga dilakukan untuk melihat bagaimana peralatan yang dipilih akan beroperasi pada mode sekunder lainnya. Misalnya, di AC sentral (unit penanganan udara), kalorifier pemanas pertama dan kedua yang digunakan selama periode dingin tahun ini sering digunakan di musim panas untuk mendinginkan udara masuk dengan menyediakan air dingin ke tabung penukar panas udara. Bagaimana mereka akan berfungsi dan parameter apa yang akan dihasilkan, memungkinkan Anda untuk mengevaluasi perhitungan verifikasi.

Perhitungan penelitian TOA didasarkan pada hasil perhitungan termal dan verifikasi. Mereka diminta, sebagai suatu peraturan, untuk melakukan koreksi terbaru terhadap rancangan aparatus yang diproyeksikan. Mereka juga dilakukan dengan tujuan untuk menyesuaikan setiap persamaan yang ditetapkan dalam model TOA yang layak, yang diperoleh secara empiris (menurut data eksperimen). Pelaksanaan perhitungan penelitian melibatkan pelaksanaan puluhan, dan terkadang ratusan perhitungan sesuai dengan rencana khusus yang dikembangkan dan diimplementasikan dalam produksi sesuai teori matematika perencanaan eksperimental. Berdasarkan hasil, pengaruh berbagai kondisi dan besaran fisik pada indikator efisiensi TOA terungkap.

Saat menghitung daerah penukar kalor, jangan lupakan daya tahan material. Perhitungan kekuatan TOA meliputi memeriksa unit yang dirancang untuk tegangan, torsi, menerapkan momen operasi maksimum yang diizinkan ke bagian dan rakitan penukar panas di masa depan. Dengan dimensi minimal, produk harus kuat, stabil dan menjamin operasi yang aman dalam berbagai kondisi operasi bahkan yang paling menegangkan sekalipun.

Perhitungan dinamis dilakukan dengan tujuan mendefinisikan berbagai karakteristik penukar panas dalam mode variabel operasinya.

Jenis konstruksi penukar panas

TOK recuperatif untuk konstruksi dapat dibagi menjadi sejumlah kelompok yang cukup besar. Yang paling terkenal dan banyak digunakan adalah penukar panas pelat, udara (tubular finned), penukar panas shell-and-tube, penukar panas "tube-in-pipe", penukar panas pelat baja dan lain-lain. Ada juga tipe yang lebih eksotis dan sempit, misalnya spiral (heat exchanger-snail) atau scraper, yang bekerja dengan cairan kental atau non-Newtonian, serta banyak jenis lainnya.

Mari kita pertimbangkan perhitungan sederhana dari penukar panas "tube-in-pipe". Secara struktural jenis TOA ini disederhanakan sebisa mungkin. Sebagai aturan, pembawa panas panas diizinkan mengalir ke ban dalam peralatan, untuk meminimalkan kerugian, pendingin dimulai di casing atau di tabung luar. Tugas insinyur dalam kasus ini dikurangi untuk menentukan panjang penukar panas semacam itu berdasarkan area perhitungan permukaan pertukaran panas dan diameter yang ditentukan.

Di sini perlu ditambahkan bahwa dalam konsep termodinamika, konsep penukar panas ideal diperkenalkan, yaitu peralatan dengan panjang tak terbatas, di mana media perpindahan panas bekerja dengan arus berlawanan, dan kepala suhu sepenuhnya diaktifkan di antara keduanya. Desain pipa-in-pipe yang paling dekat dengan persyaratan ini. Dan jika Anda memulai pendingin dalam arus balik, itu akan menjadi "arus balik aktual" (dan tidak melintas, seperti di piring TOA). Kepala suhu mencapai efisiensi maksimum dengan organisasi lalu lintas semacam itu. Namun, saat melakukan perhitungan penukar panas "pipe-in-pipe", kita harus realistis dan tidak melupakan komponen logistik, serta kemudahan pemasangan. Panjang eurofury adalah 13,5 meter, dan tidak semua ruangan teknis disesuaikan dengan penyaradan dan peralatan perakitan sepanjang ini.

Oleh karena itu, sangat sering perhitungan aparatus tersebut lancar mengalir ke perhitungan penukar panas shell-and-tube. Perangkat ini, dimana bundel pipa berada dalam satu bodi (casing), dicuci oleh berbagai pendingin, tergantung dari tujuan peralatannya. Pada kondensor, misalnya, pendingin diluncurkan ke casing, dan air masuk ke dalam tabung. Dengan metode gerak ini, media lebih nyaman dan efektif untuk mengendalikan pengoperasian perangkat. Pada evaporator, sebaliknya, zat pendingin mendidih di dalam tabung, sementara mereka dicuci dengan cairan dingin (air, air asin, glikol, dll.). Oleh karena itu, perhitungan penukar panas shell-and-tube mengurangi untuk meminimalkan dimensi peralatan. Dengan bermain dengan diameter casing, diameter dan jumlah pipa internal dan panjang aparatus, insinyur pergi ke nilai yang dihitung dari area permukaan pertukaran panas.

Salah satu penukar panas yang paling umum saat ini adalah penukar panas bersirip tubular. Mereka juga disebut koil. Di mana mereka tidak terpasang, mulai dari koil kipas (dari kipas + koil, yaitu "kipas + koil") di unit indoor sistem split dan diakhiri dengan recuperators gas buang raksasa (penghapusan panas dari gas buang panas dan transmisi untuk tujuan pemanasan) di pabrik boiler di CHPP. Itulah sebabnya perhitungan penukar panas koil tergantung pada aplikasi dimana alat penukar panas ini akan dioperasikan. Pendingin udara industri (VOP) dipasang di bilik pembekuan daging, di ruang pembekuan suhu rendah dan pada persediaan makanan dingin lainnya, memerlukan beberapa fitur desain tertentu dalam kinerjanya. Jarak antara sirip (sirip) harus dimaksimalkan, untuk meningkatkan waktu operasi kontinyu antara siklus defrost. Evaporator untuk pusat data (pusat data), sebaliknya, membuat sekuat mungkin, menjepit jarak interlam seminimal mungkin. Penukar panas tersebut beroperasi di "zona bersih", dikelilingi oleh filter halus (sampai kelas HEPA), jadi perhitungan penukar panas berbentuk tabung ini dilakukan dengan penekanan pada meminimalkan ukuran.

Saat ini, penukar panas pelat stabil permintaan. Dengan desain mereka, mereka benar-benar dilipat dan dilas dengan semi, disolder tembaga dan dilapisi nikel, dilas dan dilas dengan metode difusi (tanpa solder). Perhitungan termal penukar panas pelat cukup fleksibel dan tidak menimbulkan kesulitan tersendiri bagi insinyur. Dalam proses seleksi, Anda bisa memainkan jenis piring, kedalaman saluran meninju, jenis sirip, ketebalan baja, bahan yang berbeda, dan yang terpenting - banyak model standar perangkat dengan ukuran berbeda. Penukar panas tersebut rendah dan lebar (untuk pemanas air uap) atau tinggi dan sempit (penukar panas pemisahan untuk sistem pengkondisian udara). Mereka sering digunakan untuk media dengan transisi fase, yaitu kondensor, evaporator, desuperheater, precondensor, dan lain-lain. Melakukan perhitungan panas dari penukar panas yang beroperasi dalam skema dua fasa agak lebih rumit daripada alat penukar panas cair-cair; Seorang insinyur yang berpengalaman, masalah ini bisa dipecahkan dan tidak merepresentasikan kompleksitas tertentu. Untuk memudahkan perhitungan seperti itu, perancang modern menggunakan database komputer teknik, di mana Anda dapat menemukan banyak informasi penting, termasuk diagram dari setiap zat pendingin dalam pemindaian apapun, misalnya program CoolPack.

Tujuan utama dari perhitungan ini adalah untuk menghitung area yang diperlukan dari permukaan pertukaran panas. Daya termal (pendingin) biasanya ditentukan dalam spesifikasi teknis, namun dalam contoh kita, kita akan menghitungnya, karena, katakanlah, periksa spesifikasi teknis itu sendiri. Terkadang hal itu terjadi dan agar data asli bisa menyelinap kesalahan. Salah satu tugas seorang insinyur yang kompeten adalah menemukan dan memperbaiki kesalahan ini. Sebagai contoh, kita melakukan perhitungan penukar panas tipe pelat jenis "liquid-liquid". Biarkan itu menjadi pemutus tekanan di gedung bertingkat tinggi. Untuk meringankan peralatan tekanan, pendekatan ini sering digunakan dalam pembangunan gedung pencakar langit. Di satu sisi penukar panas, kita memiliki air dengan suhu masuk Твх1 = 14 ᵒС dan keluaran Твых1 = 9 ᵒС, dan dengan laju alir G1 = 14.500 kg / jam, dan air di sisi lain, namun dengan parameter berikut: Твх2 = 8 ᵒі, Тvy2 = 12 ᵒС, G2 = 18,125 kg / jam.

Daya yang dibutuhkan (Q0) dihitung dari rumus keseimbangan panas (lihat gambar di atas, rumus 7.1), di mana Cp adalah panas spesifik (nilai tabular). Demi kesederhanaan perhitungan, mari kita mengurangi kapasitas panas Cp = 4.187 [kJ / kg * ᵒC]. Kami mempertimbangkan:

Q1 = 14,500 * (14 - 9) * 4.187 = 303557.5 [kJ / h] = 84321.53 W = 84,3 kW - di sisi pertama dan

Q2 = 18 125 * (12 - 8) * 4.187 = 303557.5 [kJ / h] = 84321.53 W = 84,3 kW - di sisi kedua.

Perhatikan bahwa, sesuai dengan rumus (7.1), Q0 = Q1 = Q2, terlepas dari sisi perhitungan mana.

Selanjutnya, sesuai dengan persamaan perpindahan panas dasar (7.2), kita menemukan area permukaan yang diperlukan (7.2.1), di mana k adalah koefisien perpindahan panas (diasumsikan sama dengan 6350 [W / m2]), dan ΔTp.log. - kepala suhu logaritmik rata-rata, baca dengan rumus (7.3):

ΔT avglog = (2 - 1) / ln (2/1) = 1 / ln2 = 1 / 0,69131 = 1,4428;

F = 84321/6350 * 1,4428 = 9,2 m 2.

Jika koefisien perpindahan panas tidak diketahui, perhitungan pelat penukar panas sedikit lebih rumit. Dengan rumus (7,4), kita asumsikan kriteria Reynolds, di mana ρ adalah densitas, [kg / m 3], η adalah viskositas dinamis, [H * s / m 2], v adalah kecepatan medium dalam saluran, [m / s], d cm - diameter saluran dibasahi [m].

Dari tabel tersebut kita menemukan nilai yang diperlukan dari kriteria Prandtl [Pr] dan dengan rumus (7.5) kita memperoleh kriteria Nusselt, dimana n = 0,4 - di bawah kondisi pemanasan fluida, dan n = 0,3 - di bawah kondisi pendinginan fluida.

Kemudian, menurut rumus (7,6), koefisien perpindahan panas dari masing-masing pendingin ke dinding dihitung, dan dengan rumus (7,7) kita mempertimbangkan koefisien perpindahan panas, yang mana kita mengganti formula (7.2.1) untuk menghitung luas permukaan pertukaran panas.

Dalam rumus ini, λ adalah koefisien konduktivitas termal, ϭ adalah ketebalan dinding saluran, α1 dan α2 adalah koefisien perpindahan panas dari masing-masing pembawa panas ke dinding.

Pemilihan peralatan pertukaran panas

Tugas memilih heat exchanger adalah menentukan solusi optimal untuk mengimplementasikan suatu proses berdasarkan perhitungan teknis.

Saat mengatur tugas perhitungan teknis peralatan pertukaran panas, data awal pembawa panas (aliran, suhu awal dan akhir, sifat fisiko-kimia) harus diketahui. Nilai yang hilang ditentukan selama perhitungan termal.

Perhitungan termal terdiri dari penentuan karakteristik utama peralatan pertukaran panas, seperti: beban termal, aliran pembawa panas, perbedaan suhu rata-rata pembawa panas, koefisien perpindahan panas. Perhitungan parameter ini terjadi dari persamaan heat balance.

Berikut adalah contoh perhitungan umum untuk peralatan pertukaran panas.

Dalam penukar panas, energi panas dipindahkan dari satu aliran proses (media perpindahan panas) ke yang lain, sehingga pemanasan atau pendinginan terjadi.

Q - jumlah panas yang ditransfer atau diterima oleh pendingin [W],

Gr, x - laju aliran pendingin panas dan dingin [kg / h];

denganr, x - Kapasitas panas pendingin panas dan dingin [J / kg · deg];

tr, x n - suhu awal pendingin panas dan dingin [° C];

tr, x k - suhu akhir pendingin panas dan dingin [° C];

Harus diperhitungkan bahwa jumlah panas yang ditransmisikan / diterima tergantung pada keadaan agregat pembawa panas. Jika dalam proses pertukaran panas itu tidak berubah, maka perhitungannya dilakukan sesuai rumus di atas. Dalam kasus di mana satu atau kedua pendingin mengubah keadaan agregat (pemanasan uap), maka perhitungan jumlah panas yang dikirim atau diterima dihitung dengan rumus berikut:

r adalah panas kondensasi [J / kg];

dengann, k - panas spesifik uap dan kondensat [J / kg ° deg];

tuntuk - Suhu kondensat di outlet unit [° C].

Dalam kasus ketika kondensat tidak dingin, istilah pertama dan ketiga dikecualikan dari sisi kanan persamaan, dan kemudian dibutuhkan bentuk berikut:

Aliran pembawa panas dapat ditentukan sebagai berikut:

Dalam kasus pemanasan uap, konsumsinya diberikan dengan rumus:

G - konsumsi pembawa panas yang sesuai [kg / h];

Q adalah jumlah panas [W];

panas spesifik pembawa panas [J / kg · deg];

r adalah panas kondensasi [J / kg];

tr, x n - suhu awal pendingin panas dan dingin [° C];

tr, x k - suhu akhir pendingin panas dan dingin [° C].

Kekuatan pendorong proses pertukaran panas adalah perbedaan antara pembawa panas. Mengingat fakta bahwa suhu sungai bervariasi sesuai dengan bagian, perbedaan suhu juga berubah, jadi biasanya menggunakan nilai rata-rata untuk perhitungan. Perbedaan suhu rata-rata untuk arah gerakan arus balik dan arah arus balik dihitung sebagai logaritmik rata-rata:

dimana Δtb, Δtm - Perbedaan suhu rata-rata lebih besar dan lebih kecil dari pendingin pada saluran masuk dan outlet peralatan.

Penentuan arus pembawa panas cross dan campuran terjadi sesuai dengan rumus yang sama dengan penambahan faktor koreksi ΔtRabu = ΔtRabu · Fpopr

Koefisien perpindahan panas dapat ditentukan sebagai berikut:

λseni. - koefisien konduktivitas termal bahan dinding [W / m · deg];

α1.2 - koefisien perpindahan panas sisi dalam dan luar dinding [W / m 2 · deg];

Rzag - koefisien kontaminasi dinding

Perhitungan struktural peralatan pertukaran panas dibagi menjadi perkiraan dan rinciannya.

Perkiraan perhitungan konstruktif terdiri dari pemilihan nilai koefisien perpindahan panas dari bahan referensi, menentukan permukaan pertukaran panas, dan ukuran bagian aliran pembawa panas.

Perkiraan permukaan pertukaran panas dihitung sebagai berikut:

Ukuran bagian aliran pembawa panas ditentukan dari rumus:

G - aliran pendingin [kg / h];

(w · 9rho;) adalah laju alir massa aliran pendingin [kg / m2].

Untuk menghitung laju alir diambil berdasarkan jenis pendingin:

Berdasarkan perhitungan perancangan awal, satu atau lebih penukar panas dipilih yang memenuhi kondisi permukaan pertukaran panas yang dibutuhkan. Untuk aparatus terpilih, perhitungan struktural dan termal rinci dilakukan dalam kondisi tertentu.

Saat melakukan perhitungan desain untuk penukar panas yang berbeda, indikator tambahan ditentukan.

Jadi untuk penukar panas shell-and-tube, panjang atau jumlah tabung ditemukan.

n - jumlah pipa [pcs];

F - diperlukan pertukaran panas permukaan [m 2];

d adalah diameter pipa [m];

Biasanya, saat menghitung penukar panas shell-and-tube, jumlah pipa dan diameter ditentukan dari bahan referensi.

Definisi diameter dalam adalah sebagai berikut:

Dkeluar - diameter internal penukar panas [m];

s - langkah di antara pipa [m] (ambil 1,2-1,5 dMr.);

b - jumlah pipa [m] (b = 2a-1, di mana a adalah jumlah pipa di sisi heksagon terbesar);

Kemudian tentukan area pipa dan ruang kerang:

Str - luas ruang pipa [m 2];

d 2 di - diameter pipa dalam [m];

nx - jumlah pipa dalam satu pukulan;

Smtr - luas ruang annular [m 2];

D - diameter dalam casing [m];

n adalah jumlah tabung dalam satu stroke;

Dalam kasus tertentu ketika baffle longitudinal ditempatkan di ruang shell untuk meningkatkan intensitas pertukaran panas, area tersebut akan ditentukan sebagai berikut:

N adalah jumlah pukulan dalam pembagian dengan partisi;

Dengan desain penukar panas koil, panjang total koil, jumlah putaran dan bagian ditentukan.

L - panjang total koil [m];

dhal - diameter desain pipa koil [m];

n adalah jumlah belokan;

Mengetahui laju alir pendingin dan kecepatannya dalam pipa koil, Anda dapat menentukan jumlah bagian koil:

d adalah diameter pipa koil [m];

w adalah kecepatan aliran pendingin dalam tabung koil [m / s];

Untuk penukar panas tipe "pipa-di-pipa", jumlah bagian dari rasio:

n adalah jumlah bagian;

F - diperlukan pertukaran panas permukaan [m 2];

F 'adalah permukaan pertukaran panas dari satu bagian [m 2];

ddi - diameter dalam pipa [m];

l - panjang satu bagian [m] (diterima dalam kisaran 1,5 sampai 3 m);

Dalam menghitung spiral heat exchanger,> tentukan karakteristik penampang saluran, lebar, panjang, pitch spiral, jumlah belitan dan diameter luar spiral.

S-channel cross-section [m 2];

G - aliran pendingin [kg / h];

W adalah laju alir massa aliran pendingin [kg / m2].

Karakteristik spiral ditentukan dari ungkapan berikut:

Diameter luar: D = d + 2Nt + δ

lebar b - channel [mm];

d adalah diameter awal spiral [mm].

Untuk penukar panas piring, perbandingan jumlah stroke pada media pemanasan dan pemanasan juga ditentukan dengan rumus sebagai berikut:

ΔPg, nagr - penurunan tekanan pendingin [kPa];

tg, beban - suhu rata-rata media perpindahan panas [° C];

Dengan nilai relasi Xgr/ Xnagr ˂ 2 - pilih tata letak simetris, dan kapan > 2 - memilih pengaturan asimetris.

Penentuan jumlah saluran di atas media dipanaskan dilakukan sesuai dengan rumus berikut:

Gnagr - aliran pendingin [kg / h];

wgrosir - Kecepatan aliran optimum pendingin [m / s];

funtuk - bagian hidup dari satu saluran antarplanar (diketahui dari karakteristik pelat yang dipilih);

Ketika proses mengalir melalui peralatan pertukaran panas, terjadi tekanan tekanan atau tekanan aliran, yang disebabkan oleh ketahanan hidrolik aparatus.

Rumus umum untuk menghitung resistansi hidrolik yang dibuat oleh penukar panas:

Σ9zeta; - jumlah koefisien resistensi lokal;

w adalah kecepatan aliran [m / s].

Contoh tugas untuk menghitung dan memilih alat penukar panas (heat exchange equipment) dengan larutan

Aliran produk panas yang meninggalkan reaktor harus didinginkan dari suhu awal t1n = &59deg;C ke suhu akhir t1k = 50 ° C, untuk tujuan ini dikirim ke kulkas, dimana air disuplai dengan suhu awal t2n = 20 ° C Hal ini diperlukan untuk menghitung ΔtRabu dalam kondisi aliran langsung dan counterflow di kulkas.

Solusi: 1) suhu akhir air pendingin t2k dalam kondisi arus pembawa panas langsung tidak dapat melebihi nilai suhu akhir pendingin panas (t1k = 50 ° C), jadi ambil nilai t2k = 40 ° C

Kami menghitung suhu rata-rata di saluran masuk dan keluar dari kulkas:

2) Suhu akhir air dalam gerakan kontra-arus sama dengan aliran pendingin langsung t2k = 40 ° C

Dengan menggunakan kondisi masalah 1, tentukan tingkat pertukaran panas yang dibutuhkan (F) dan laju alir air pendingin (G). Konsumsi produk panas adalah G = 15.000 kg / jam, kapasitas panasnya adalah C = 3430 J / kg · deg (0,8 kkal · kg9 m · deg). Air pendingin memiliki nilai sebagai berikut: kapasitas panas c = 4080 J / kg · deg (1 kkal · kg9md · deg), koefisien perpindahan panas k = 290 W / m 2 · deg (250 kcal / m 2 * deg).

Solusi: Dengan menggunakan persamaan keseimbangan panas, kita mendapatkan sebuah ekspresi untuk menentukan fluks panas saat pendingin dipanaskan:

Mengambil t2k = 40 ° C, temukan laju alir pendingin:

G = Q / c (t2k - t2n) = 643125/4080 (40 - 20) = 7,9 kg / detik = 28 500 kg / jam

Permukaan pertukaran panas yang dibutuhkan

Dalam proses produksi, gas diangkut melalui pipa baja dengan diameter luar d2 = 1500 mm, tebal dinding δ2 = 15 mm, konduktivitas termal λ2 = 55 W / m · deg. Di dalam, pipa dilapisi dengan batu bata fireclay, ketebalannya adalah δ1 = 85 mm, konduktivitas termal λ1 = 0,91 W / m · deg. Koefisien perpindahan panas dari gas ke dinding α1 = 12,7 W / m 2 · deg, dari permukaan dinding luar ke udara α2 = 17,3 W / m 2 · deg. Hal ini diperlukan untuk mengetahui koefisien perpindahan panas dari gas ke udara.

Solusi: 1) Tentukan diameter dalam pipa:

diameter rata-rata lapisan:

d1 Wed = 1300 + 85 = 1385 mm = 1,385 m

diameter rata-rata dinding pipa:

d2 Wed = 1500 - 15 = 1485 mm = 1,485 m

Hitung koefisien perpindahan panas dengan rumus:

Dalam penukar panas shell-and-tube single-pass, metil alkohol dipanaskan dengan air dari suhu awal 20 sampai 45 ° C. Aliran air didinginkan dari 100 sampai 45 ° C. Bundel tabung penukar panas berisi 111 pipa, diameter satu tabung adalah 25x2.5 mm. Laju alir metanol melalui tabung adalah 0,8 m / s (w). Koefisien perpindahan panas adalah 400 W / m 2 · deg. Tentukan panjang total berkas tabung.

Kita akan menentukan perbedaan suhu rata-rata pembawa panas sebagai mean logaritma rata-rata.

Selanjutnya, kita tentukan suhu rata-rata pendingin yang mengalir melalui ruang pipa.

Tentukan konsumsi massa metil alkohol.

ρcn = 785 kg / m 3 - kerapatan metil alkohol pada 32,5 ° C ditemukan dari literatur referensi.

Lalu kita tentukan fluks panasnya.

ccn = 2520 kg / m 3 - kapasitas panas metil alkohol pada 32,5 ° C ditemukan dari literatur referensi.

Mari kita tentukan permukaan pertukaran panas yang dibutuhkan.

Kami menghitung panjang total tabung bundel dengan diameter rata-rata tabung.

Sesuai dengan rekomendasi, perlu dipecahkan panjang total bundel tabung menjadi beberapa bagian dari ukuran standar yang diusulkan, memberikan margin yang diperlukan di atas permukaan pertukaran panas.

Penukar panas pelat digunakan untuk memanaskan aliran larutan NaOH 10% dari 40 ° C sampai 75 ° C. Konsumsi natrium hidroksida adalah 19.000 kg / jam. Sebagai bahan pemanas, kondensat uap air digunakan, laju alirnya adalah 16.000 kg / jam, suhu awal &59deg;C. Mengadopsi koefisien perpindahan panas 1400 W / m 2 · deg. Hal ini diperlukan untuk menghitung parameter dasar penukar panas pelat.

Solusi: Mari temukan jumlah panas yang ditransfer.

Dari persamaan keseimbangan panas, kita menentukan suhu akhir kondensat.

denganp, k - Kapasitas panas larutan dan kondensat ditemukan dari bahan referensi.

Penentuan suhu rata-rata pembawa panas.

Kami menentukan penampang saluran, untuk perhitungan kita mengambil kecepatan massa kondensat Wuntuk = 1500 kg / m 2 · detik.

S = G / W = 16.000 / 3600 · 1500 = 0.003 m 2

Mengambil lebar saluran b = 6 mm, kita menemukan lebar spiral.

B = S / b = 0,003 / 0,006 = 0,5 m

Berdasarkan rekomendasi, ambil lebar spiral sesuai dengan nilai tabel terdekat yang lebih besar B = 0,58 m.

Kami memperbaiki penampang saluran

dan laju alir massa

Penentuan permukaan pertukaran panas dari penukar panas spiral dilakukan sebagai berikut.

Tentukan panjang kerja spiral

Selanjutnya, Anda perlu menentukan pitch spiral, sambil mengatur ketebalan lembaran δ = 5 mm.

t = b + δ = 6 + 5 = 11 mm

Untuk menghitung jumlah putaran setiap spiral, perlu untuk mengambil diameter awal spiral berdasarkan rekomendasi d = 200 mm.

dimana x = 0,5 (d / t-1) = 0,5 (200 / 11-1) = 8,6

Diameter luar heliks ditentukan sebagai berikut.

Tentukan resistansi hidrolik pembawa panas yang dibuat dalam penukar panas empat arah dengan panjang saluran 0,9 m dan diameter ekuivalen 7,5 · 10 -3 dengan pendinginan butil alkohol dengan air. Butil alkohol memiliki karakteristik berikut laju alir G = 2,5 kg / s, kecepatan W = 0,240 m / s dan densitas ρ = 776 kg / m 3 (kriteria Reynolds Re = 1573 > 50). Air pendingin memiliki karakteristik sebagai berikut: laju alir G = 5 kg / s, kecepatan W = 0.175 m / s dan densitas ρ = 995 kg / m 3 (kriteria Reynolds Re = 3101 > 50).

Solusi: Tentukan koefisien ketahanan hidrolik lokal.

Mari kita tentukan kecepatan pergerakan alkohol dan air di alat kelengkapannya (ambillah dpcs = 0,3 m)

Tentukan nilai ketahanan hidrolik untuk butil alkohol dan air pendingin.

Informasi umum tentang penukar panas

Peralatan bertukar panas dirancang untuk mentransfer energi panas dari satu media ke medium lainnya, mis. Untuk mentransfer panas dari panas ke panas dingin. Berbagai perangkat yang berbeda dalam disain, tujuan dan metode pemindahan energi panas memungkinkan dilakukannya proses sesuai dengan fitur teknologi. Peralatan pertukaran panas dapat digunakan baik peralatan dasar dan penolong (terpisah berdiri).

Area penerapan peralatan pertukaran panas:

  • pengantar atau pemindahan panas selama reaksi tertentu;
  • pemanasan atau pendinginan aliran proses;
  • penyulingan;
  • adsorpsi dan penyerapan;
  • pencairan zat padat dan kristalisasi zat;
  • penguapan;
  • kondensasi.

Pola aliran arus pembawa panas

Pada heat exchanger, empat pola aliran digunakan.

1) Winding - gerakan paralel pembawa panas mengalir dalam satu arah.

2) Counterflow - gerakan sejajar arus pendingin menuju satu sama lain.

3) Arus silang - aliran pendingin mengalir dalam arah yang saling tegak lurus.

4) Arus campuran - satu atau lebih arus pembawa panas membuat beberapa gerakan, sambil mengubah pola aliran dari aliran langsung ke arus balik dan arus silang dan sebaliknya.

Klasifikasi penukar panas.

Penukar panas dibagi menjadi dua jenis sesuai metode pengalihan tubuh:

1) Permukaan - pertukaran panas terjadi melalui permukaan padat pertukaran panas, yang memisahkan aliran pembawa panas.

2) Pencampuran - pertukaran panas terjadi dengan kontak langsung media (mixing).

Pada gilirannya, penukar panas permukaan dibagi menjadi recuperative dan regenerative. Penukar panas recuperative memindahkan energi panas dari satu pendingin ke pendingin lainnya melalui permukaan pemisah yang solid dan dapat beroperasi dalam mode kontinyu dan batch. Regenerative heat exchanger juga mentransmisikan energi panas melalui permukaan padat, yang secara bergantian dihubungi oleh media perpindahan kalor panas dan dingin. Regenerator bekerja hanya dalam mode operasi periodik.

Penukar panas recuperative

Perangkat ini adalah badan silinder dengan bundel tabung yang terpasang di dalamnya, yang dipasang di kotak tabung, dan penutup elips. Setelah menghubungkan semua elemen pada peralatan, dua ruang yang tidak saling berkomunikasi terbentuk, dimana cairan pendingin mengalir. Salah satu pendingin bergerak melalui pipa, dan yang kedua di sepanjang ruang intertube.

Yang paling sederhana di kelas alat ini adalah penukar panas shell-and-tube satu arah. Ini memiliki koefisien perpindahan panas yang kecil karena laju alir yang rendah dan kecepatan aliran fluida melalui ruang pipa. Untuk meningkatkan indikator ini, multi-pass heat exchanger digunakan. Untuk mengintensifkan gerakan medium di ruang antar sel, partisi melintang dipasang.

Aparat shell-and-tube digunakan untuk pertukaran panas antara arus yang dapat berada dalam keadaan agregat yang berbeda, misalnya:

Bergantung pada kondisi di lokasi instalasi, perangkat yang dinilai bisa berorientasi baik secara horisontal maupun vertikal.

Keuntungan dari peralatan shell-and-tube meliputi: perpindahan panas yang agak besar dengan kekompakannya, memudahkan pembersihan pipa dari dalam (kecuali peralatan dengan tabung berbentuk U), kapasitas logam kecil.

Kelemahannya adalah: sulitnya membersihkan ruang intertube, kebutuhan untuk mengintensifkan laju pelepasan pendingin.

Penukar panas dari pipa ke pipa

Penukar panas "pipe-in-pipe" adalah desain yang terdiri dari tabung luar dengan diameter lebih besar dan pipa dengan diameter lebih kecil terpasang di dalamnya. Bagian dari desain ini dihubungkan secara seri dan dalam beberapa baris satu di atas yang lain. Salah satu pembawa panas bergerak melalui ban dalam, dan yang kedua sepanjang ruang annular ke arah yang berlawanan. Keuntungan dari perangkat ini adalah koefisien perpindahan panas yang tinggi dan pengendapan kontaminan tertunda pada dinding pipa, karena tingginya laju pergerakan pendingin. Kelemahannya adalah konsumsi logam besar, cumbersomeness, sulitnya membersihkan ruang intertube. Gunakan perangkat ini terutama untuk penggunaan di luar ruangan.

Penukar panas koil adalah pipa yang melengkung di sepanjang profil tertentu. Aparatus desain ini bisa berupa submersible dan irigasi.

Penukar panas celup terdiri dari gulungan spiral, yang ditempatkan di dalam bejana dengan cairan pendingin. Air pendingin lain mengalir melalui tabung kumparan. Sering digunakan sebagai bagian dari peralatan mendidih, menguapkan atau meleleh. Kelebihan perangkat ini: kesederhanaan desain, ketersediaan permukaan pertukaran panas untuk inspeksi dan perbaikan, bekerja pada tekanan tinggi. Kelemahannya adalah indikator berikut: besar, bekerja pada beban termal rendah.

Perangkat irigasi terbuat dari pipa horizontal lurus, yang diletakkan satu di atas yang lain. Sebuah pendingin panas mengalir melalui pipa-pipa gulungan, dan dari atas mereka diirigasi dengan air, yang memasuki selokan dan merata di atas permukaan. Air yang mengalir dikumpulkan di dalam panci yang terpasang di bawah bagian penukar panas. Juga penghilangan panas dari gulungan adalah karena penguapan parsial air. Terutama, peralatan jenis ini digunakan sebagai pendingin untuk gas dan cairan.

Kelebihan perangkat ini: kesederhanaan desain, ketersediaan permukaan pertukaran panas untuk inspeksi dan perbaikan, kurang konsumsi air pendingin dibandingkan dengan yang lain. Indikator berikut dapat diklasifikasikan sebagai kerugian: pembongkaran yang besar dan tidak rata dari baris yang lebih rendah.

Desain penukar panas pelat adalah rangkaian pelat bergelombang datar, yang diperketat dan dipasang pada rangka pendukung. Pelat dipisahkan satu sama lain oleh gasket, yang membentuk saluran kedap udara untuk pergerakan pembawa panas. Pembawa panas panas bergerak di sepanjang saluran, dan pendingin dingin bergerak melalui saluran aneh. Pada peralatan jenis ini, pola aliran pendingin berikut dapat diterapkan:

  • arus balik pada arus berlawanan yang sama;
  • arus campuran;
  • arus campuran dengan arus balik yang sama;
  • arus lurus pribadi dengan arus berlawanan yang biasa;
  • arus parsial campuran dengan arus berlawanan yang umum;
  • aliran lurus lurus;

Diantara kelebihan perangkat ini adalah indikator berikut: kekompakan, permukaan pertukaran panas yang besar, nilai tukar panas tinggi, kemungkinan analisis lengkap peralatan untuk inspeksi, perbaikan dan pembersihan, penerapan berbagai pola aliran arus pembawa panas. Kelemahannya meliputi kebutuhan untuk perakitan hati-hati untuk menjaga ketat, ketahanan kimia dan termal yang terbatas pada gasket.

Regeneratif penukar panas

Penukar panas regeneratif terdiri dari dua aparatus berbentuk silindris yang terhubung, dalam hal ini nosel ditempatkan. Sebagai nosel, berbagai bahan yang digunakan: batu bata, chamotte, logam bergelombang. Perangkat dibagi menjadi dua periode. Pertama, nosel dipanaskan dengan pendingin panas, lalu pendingin didinginkan dengan pendingin dingin.

Alat pertukaran panas untuk pencampuran.

Pada alat pencampur, perpindahan panas terjadi dengan kontak langsung dengan pembawa panas dan ditandai dengan tingkat intensitas yang tinggi. Penerapan teknologi tersebut dalam praktik didikte oleh fitur proses dan diperbolehkannya pencampuran berbagai zat. Pencampuran dan pertukaran panas cairan melewati peralatan kapasitif atau injector. Untuk cairan pemanas / pendinginan dan gas, peralatan gelembung dan scrubber digunakan.

Insinyur selalu siap untuk berkonsultasi atau memberikan informasi teknis tambahan mengenai peralatan pertukaran panas yang diusulkan.

Permintaan peralatan pertukaran panas Anda harus dikirim ke departemen teknis perusahaan kami melalui e-mail: [email protected], tel. +7 (495) 225 57 86.

Kantor Pusat di negara-negara CIS:

Leave a Comment

Your email address will not be published.

+ 81 = 84