Il calcolo della velocità di trasferimento del calore di uno scambiatore di calore a piastra industriale potrebbe sembrare un compito complesso, ma in realtà è abbastanza semplice una volta compresa le basi. Come fornitore di scambiatori di calore a piastre industriali, ho affrontato ogni sorta di domande su queste macchine. Quindi, scomponiamo come è possibile calcolare la velocità di trasferimento del calore.
Prima di tutto, cos'è uno scambiatore di calore? Bene, è un dispositivo che trasferisce il calore tra due fluidi. È costituito da una serie di piastre sottili impilate insieme, creando canali per far scorrere i fluidi. Queste piastre aumentano la superficie disponibile per il trasferimento di calore, rendendo gli scambiatori di calore di piastra altamente efficienti. Offriamo diversi tipi di scambiatori di calore a piastre, come ilScambiatore di calore a piastra di mare,Scambiatore di calore a doppia parete, EScambiatori di calore a flusso libero. Ogni tipo è progettato per applicazioni specifiche, ma il principio di base del trasferimento di calore rimane lo stesso.
Ora, entriamo nel calcolo. La velocità di trasferimento del calore (Q) è la quantità di calore trasferita per unità di tempo. Di solito viene misurato in unità termiche watt (W) o britanniche all'ora (BTU/H). Per calcolare la velocità di trasferimento del calore, utilizziamo la seguente formula:
Q = u * a * Δtlm
Abbattiamo ogni parte di questa formula:
U - Coefficiente complessivo di trasferimento di calore
Il coefficiente di trasferimento di calore complessivo (U) rappresenta il modo in cui lo scambiatore di calore trasferisce il calore. Tiene conto di fattori come la conduttività termica delle piastre, le proprietà del fluido e i modelli di flusso. Il valore di U dipende dal tipo di scambiatore di calore, dai fluidi coinvolti e dalle condizioni operative.
Ad esempio, se si utilizza l'acqua come fluidi a freddo e a freddo in uno scambiatore di calore a piastra progettata, il valore U potrebbe essere compreso tra 1500 - 3500 W/(m² · k). Ma se hai a che fare con fluidi più viscosi o uno scambiatore di calore con una superficie sporca, il valore U sarà più basso. Determinare l'esatto valore U può essere complicato e spesso richiede alcuni test o riferimento ai dati del produttore.
A - Area di trasferimento di calore
L'area di trasferimento di calore (A) è la superficie totale delle piastre che sono a contatto con i fluidi. In uno scambiatore di calore della piastra, le piastre sono generalmente ondulate per aumentare la superficie e migliorare il trasferimento di calore. Per calcolare l'area di trasferimento del calore, è necessario conoscere le dimensioni delle piastre e il numero di piastre nello scambiatore di calore.
Supponiamo che tu abbia una piastra con una lunghezza (L) di 1 metro, una larghezza (w) di 0,5 metri e hai 20 piastre. La superficie di una piastra è a1 = 2 * (l * w) (ci moltiplichiamo per 2 perché entrambi i lati della piastra sono usati per il trasferimento di calore). Quindi, a1 = 2 * (1 * 0,5) = 1 m². E l'area di trasferimento di calore totale A = A1 * Numero di piastre = 1 * 20 = 20 m².
Δtlm - differenza di temperatura media logaritmica
La differenza di temperatura media logaritmica (ΔTLM) è una misura della differenza di temperatura media tra i fluidi caldi e freddi sulla lunghezza dello scambiatore di calore. È calcolato usando la seguente formula:
Δtlm = (Δt1 - Δt2)/ln (Δt1/Δt2)
dove Δt1 è la differenza di temperatura tra i fluidi caldi e freddi a un'estremità dello scambiatore di calore e Δt2 è la differenza di temperatura all'altra estremità.
Ad esempio, supponiamo che il fluido caldo entra nello scambiatore di calore a 80 ° C e foglie a 60 ° C e il fluido freddo entra a 20 ° C e foglie a 40 ° C. All'ingresso, Δt1 = 80 - 20 = 60 ° C e all'uscita, Δt2 = 60 - 40 = 20 ° C.
Δtlm = (60 - 20)/ln (60/20) = (40)/ln (3) ≈40/1.099 ≈ 36,4 ° C
Ora che abbiamo calcolato tutti i valori, possiamo trovare la velocità di trasferimento del calore. Supponiamo u = 2000 W/(m² · k), a = 20 m² e Δtlm = 36,4 ° C.
Q = u * a * Δtlm
Q = 2000 * 20 * 36.4
Q = 1456000 W o 1456 KW
Ci sono anche alcuni altri fattori che possono influire sul calcolo della velocità di trasferimento del calore. Uno di questi è sporgente. Nel tempo, i depositi possono accumularsi sulle piastre dello scambiatore di calore, riducendo l'efficienza del trasferimento di calore. Ciò significa che la velocità di trasferimento del calore effettivo sarà inferiore al valore calcolato. Per tenere conto dell'utilizzo, è possibile utilizzare un fattore di fouling. Un fattore di fouling è un valore che rappresenta l'ulteriore resistenza al trasferimento di calore causato dallo sporcizia.
Un altro fattore è la portata dei fluidi. Se la portata è troppo bassa, il trasferimento di calore sarà meno efficiente perché i fluidi non si muovono abbastanza velocemente da trasferire il calore in modo efficace. D'altra parte, se la portata è troppo alta, potrebbe esserci un calo di pressione eccessivo, che può anche influire sulle prestazioni dello scambiatore di calore.
Nelle applicazioni reali: è importante considerare questi fattori e apportare modifiche ai calcoli. È qui che entra in gioco un fornitore affidabile. Abbiamo le competenze per aiutarti a scegliere lo scambiatore di calore giusto per la tua applicazione e per aiutarti a calcoli accurati del tasso di trasferimento di calore.
Se sei sul mercato per uno scambiatore di calore a piastra industriale, che si tratti di unScambiatore di calore a piastra di mare,Scambiatore di calore a doppia parete, OScambiatori di calore a flusso libero, siamo qui per aiutare. Possiamo lavorare con te per comprendere i tuoi requisiti specifici, calcolare la velocità di trasferimento del calore in modo accurato e assicurarti di ottenere il meglio, eseguire lo scambiatore di calore per le tue esigenze. Non esitate a contattarci per ulteriori informazioni o per iniziare una discussione sugli appalti.
Riferimenti
- Incropera, FP, DeWitt, DP, Bergman, TL e Lavine, AS (2007). Fondamenti di trasferimento di calore e di massa. Wiley.
- Shah, RK e Sekulic, DP (2003). Fondamenti di design dello scambiatore di calore. Wiley.