熱交換器の計算：例。 面積の計算、熱交換器の電源

熱交換器の計算は、今5分未満かかります。 通常、このような機器を生産し、販売している任意の組織では、誰もが自分の募集プログラムを提供します。 これは、同社のWebサイトから無償でダウンロードすることができたり、技術者があなたのオフィスに来て、自由のためにそれをインストールします。 しかし、このような計算の結果が正しいように、我々は彼を信頼し、競合他社との入札に戦うことによって、製造業者場合は賢いことはできませんか？ 電子計算機をチェックすると、知識や熱交換器の計算の近代的な方法の少なくとも理解する必要があります。 詳細を整理してみましょう。

熱交換器とは何ですか

熱交換器の計算を実行する前に、私たちは覚えてみましょう、そして、そのようなデバイスのどのような？ Teplomassoobmennyh装置（としても知られている別名熱交換器、 熱交換装置 またはTOA） -別の冷却水からの熱伝達のための装置。 プロセス内の冷媒温度変化はまた、それに応じて、マス指標物質をそれらの密度を変更し。 このようなプロセスは、熱および質量移動と呼ばれる理由です。

熱伝達の種類

それでは、について話しましょう 伝熱タイプ -唯一の3つがあります。 放射線 - 放射による熱の移動。 一例として、我々は暖かい夏の日にはビーチで日光浴を思い出すことができます。 さらには、これらの熱交換器は、市場（チューブ空気ヒーター）に見出すことができます。 しかし、ほとんどの場合、家庭用暖房、我々は石油や電気暖房を買うのアパートの部屋のために。 対流 - これは、熱伝達の他の種類の一例です。 対流は、天然、不随意（エキス、及びボックスは交換すべきである）、または（例えばファン付き）機械駆動です。 後者のタイプは、はるかに効果的です。

しかし、熱伝達の最も効果的な方法は、 - それが導通（。 - 「導電率」英語の導通）と呼ばれているように、熱伝導性であるか、または。 熱交換器の熱設計を保持しようとされているすべてのエンジニアは、すべての最初は、スペースの最小で効率の高い機器を選択する方法を考えます。 そしてこれは、伝導によるもので達成するために管理しています。 プレート式熱交換器 - この例は、日付TOAに最も効果的です。 定義により、プレートTOA - それらを隔てる壁を介して別のものへの冷媒の熱を熱交換器。 最大可能一緒に真の選択された材料を有する2つの媒体間の接触面積、およびプロフィールプレートプロセスに必要元の技術的特性を維持しながら、ハードウェアを最小にするように選択された厚さ寸法。

熱交換器の種類

あなたは、熱交換器の計算を実行する前に、そのタイプによって決定されます。 復や再生熱交換器：すべてのTOAは、2つの主要なグループに分けることができます。 次のように主な差がある：TOA伝熱式熱交換にしばしば特別なセパレータでその後の混合および分離を必要とする、2つの熱媒体を隔てる壁を通して行われると、2つの再生メディアで互いに接触します。 再生熱交換器は、熱交換器に分割され、ノズル（固定入射又は中間体）と混合されています。 大まかに言えば、寒さの中まで入れお湯の入ったバケツ、または熱いお茶のガラス、冷蔵庫（いられないんん！）で冷却置く - これは、このような混合TOAの一例です。 茶の受け皿に注ぎ、それを冷却するので、第一周囲空気と接触させ、その温度をとり、その後、熱い茶のそれに注ぎの熱の一部を選択されたノズル（受け皿は、この例では、ノズルの役割を果たしている）と再生熱交換器の一例を得ます熱平衡モードへのメディア・リードの両方を求めています。 しかし、我々は既に今日従って、熱伝達の観点から、より有用な（そして広く使用されている）TOA、別の媒体から熱を伝達する熱伝導率のより効率的な使用を発見した - 当然、復熱式。

熱や構造計算

再生熱交換器のいずれかの計算は、熱流体および強度計算の結果に基づいて行うことができます。 彼らは、新しい機器の設計に不可欠な、基本的であり、技術はデバイスのラインの同じタイプのその後のモデルを計算するための基礎となります。 熱TOA計算の主なタスクは、熱交換器の安定動作のために必要な熱交換面積を決定し、メディアアウトレットの必要なパラメータを維持することです。 かなり頻繁に、このような計算にエンジニアは、熱は、典型的には、建設的計算交換を行っているが後、将来の装置（材料、直径の管、板、寸法、ビーム形状、タイプ及び材料のフィン付けら）の重量及びサイズの特性の任意の値が与えられます。 結局、最初のステップエンジニアは、例えば、60ミリメートルの所定の直径のパイプに必要な面積を考えた場合、熱交換器の長さは、従って、遷移多段熱交換器を想定又は管束型に、またはチューブの直径を増加させるために論理的であり、60メートルの周りになりました。

油圧計算

油圧式又は油圧機械及び空気力学的計算が識別し、熱交換器内の作動（空気力学的）圧力損失を最適化し、それらを克服するためのエネルギー消費量を算出するために行わ。 熱媒体流路のための任意の通路、チャネル、またはパイプの計算は、人間の主なタスクに直面 - サイトで熱交換プロセスを強化します。 つまり、1つの媒体が通過しなければならず、他はそのコースの最小間隔でできるだけ多くの熱を取得します。 これは、しばしば開発フィン面（境界層サブレイヤの分離及び乱流を増強する）の形で追加の熱交換面を適用します。 油圧損失の最適なバランス関係は、熱交換面、重量及びサイズの特性、及び引き抜か熱出力の領域は、凝集、熱流体と建設的TOA計算の結果です。

計算をチェックします

熱交換器の検証は、任意の熱交換表面積のパワーリザーブを敷設する必要がある場合に行われます。 製造業者は、追加のマージンが、この熱が政権にリリースされることを正確に確認するために行うために、そして計算に誤差を最小化することを決定した場合ので、参照の条件で必要とされる場合は、別の理由のために、さまざまな状況での準備金の表面、。 いくつかのケースでは、予約は、他の（蒸発器、エコノマイザー）の構造寸法の結果を丸めるために必要とされる 容量の計算 、熱交換器の特別冷凍回路内に存在する圧縮機油汚染にマージン面を導入します。 はい、と貧しい水質を考慮する必要があります。 しばらくして、熱交換器の滑らかな動作は、特に高温で、スカムは、熱伝達係数を小さく、熱交換装置の表面上に沈降し、必然的に寄生熱離陸の低減につながります。 したがって有能なエンジニア、熱交換器「水水」の計算は、熱交換表面の追加の引当金に特別な注意を払っています。 計算をチェックし、選択された機器は、他の、二次のモードで動作するかを確認するために費やしています。 で、例えば中央空調 （空気供給設備）寒い季節に用いられる第1及び第2加熱用ヒータ、しばしば空気熱交換器管に冷水を供給する給気を冷却するための夏を含みます。 彼らはどのように機能し、どのようなスパンの計算を評価するためのパラメータを提供します。

研究の見積もり

研究TOAの計算は、熱計算と検証の結果に基づいて行います。 彼らは設計された装置の構造に最新の修正を行うために、原則として、必要です。 彼らはまた、（実験データのための）経験的に得られる任意の式はTOA実施計算モデルに敷設されている修正するために行わ。 研究を実施することの数学的理論に基づいて生産して開発し、実装の特別な計画によって数十、時には計算の何百もの計算を必要とする実験の設計。 結果に応じて異なる条件とパフォーマンス指標のTOAに物理量の影響を明らかにする。

他の計算

熱交換面積の計算は、材料の抵抗を忘れないでください。 強度計算TOA電圧用突出部、細部への最大許容作動モーメント及び熱交換器の将来のノードにねじりアタッチメントをチェック含みます。 製品の最小寸法で、強くなり安定しており、様々な、も、最も激しい条件での安全な動作を確保すべきです。

動的計算は、可変動作モードに熱交換器の様々な特性を決定するために行われます。

熱交換器の設計の種類

デザインの復TOAは、グループの十分な数に分けることができます。 最も知られており、広く使用される - プレート式熱交換器、空気（フィン付きチューブ）、シェルアンドチューブ熱交換器「パイプにパイプ」、シェル・アンド・プレートなど。 粘性または非ニュートン流体、および他の多くのタイプの動作、より専門性の高いエキゾチックなタイプ、例えば、スパイラル（蝸牛交換）またはスクレーパーがあります。

熱交換器「チューブ内チューブ」

「チューブ内チューブ」熱交換器の最も簡単な計算を考えてみましょう。 構造的には、TOAのこのタイプは、最大限に簡略化されています。 損失を最小限に抑えるために、内側管装置、通常は熱い熱伝達流体を起動時、及びハウジング内に又は外側チューブ内に、冷媒はランを冷却します。 この場合エンジニアのタスクは、計算された熱交換面積と所定の直径に基づいて、熱交換器の長さの決意に減少させます。

これは、それが冷却液がカウンターで動作無限の長さの単位、であり、完全にトリガー温度差と、熱力学的に理想的な熱交換器の概念を導入することを追加する価値があります。 デザイン「パイプ内のパイプ」最も近いがこれらの要件を満たしています。 実行向流熱伝達流体場合（クロスとしてプレートTOAにではなく）と、いわゆる「カウンター本物」であろう。 温度圧力が最も効果的にするときの交通機関を引き起こしました。 しかし、熱交換器の「パイプ管で」計算を行うことが現実的であるべきであり、物流成分、ならびにインストールの容易さを忘れていません。 evrofury長さ - 13.5メートルとしない機器そのような長さのスキッドと設置に適応する全ての技術設備。

シェルとチューブ熱交換器

したがって、そのようなデバイスの計算の一部をスムーズの計算に流入するシェルアンドチューブ熱交換器。 この装置は、前記管束は、送信先装置に応じて、異なる冷却剤により洗浄し、単一のケース（ケーシング）、です。 キャパシタには、例えば、冷媒ジャケットで実行、および水 - チューブ内。 トラフィックのこの方法ではユニットの動作を制御するために、より簡単かつ効率的な環境。 蒸発器では、逆に、冷媒がチューブで沸騰し、それらが冷却された液体（水、ブライン、グリコール、など）で洗浄します。 したがって、計算・チューブ型熱交換器は、装置のサイズを最小化するために低減されます。 ケーシングの直径で遊んで、直径及び内管の数と長さ装置エンジニアは、熱交換表面積の計算値を入力します。

空気熱交換器

これまでの熱交換器によって、最も一般的なの一つ - フィンチューブ型熱交換器。 これらは、コイルと呼ばれています。 ここで、それらは唯一fancoilsの範囲に調整されていない（英語。ファン+コイルから、すなわち、「ファン」+「コイル」）高温煙道ガスと転送から巨大排ガスレキュペレータ（熱の選択にシステムを分割する内部ブロックでそれCHPのボイラーで）加熱用。 コイル交換器の計算は熱が動作に入るアプリケーションに依存する理由です。 チャンバ衝撃冷凍肉に設置産業空気クーラー（VOPy）は、低温及び食品冷凍の他のオブジェクトに冷凍庫に、それらの設計の特定の構造的特徴を必要とします。 ラメラ（フィン）の間の距離は、除霜サイクル間の連続運転時間を長くするために最大化されなければなりません。 樹状細胞（データセンター）のための気化器は、逆に、最小に可能なよりコンパクトなクランプmezhlamelnye距離を行います。 そのような熱交換器（HEPAグレードまで）細かいフィルタで囲まれた「純粋なゾーン」で動作している、しかし、この計算は、全体寸法を最小限に抑えることに重点を置いて、管状熱交換器の外へ運ばれます。

プレート熱交換器

プレート熱交換器のために現在、安定した需要。 その建設的な設計によれば、それらは完全にガスケットであり、半溶接、及びmednopayanymi nikelpayanymi、（半田なしで）溶接及びろう付け拡散方法。 プレート熱交換器の熱設計は、十分に柔軟でエンジニアには特に困難ではありません。 異なるサイズのデバイスの多くの標準的なサイズのモデル - 選択プロセスは、型板、成形深い溝、フィン型、鋼の厚さ、さまざまな素材と、最も重要なのを再生することができます。 そのような熱交換器（空調システムのための分離熱交換器）が低いとワイド（水の蒸気加熱の場合）または高いと狭いです。 彼らがしばしば使用される、というように凝縮器、蒸発器、蒸気冷却器、predkondensatorovとして、すなわち相転移を有する媒体は、D.はのための「液体 - 液体」の熱交換器よりも少し硬い二相性のパターンで動作する熱交換器の熱設計を行ったが、経験豊富なエンジニアこの問題は解決可能であると特に難しいことではありません。 現代の技術の設計者は、あなたが例えば、任意のストリークモードのいずれかの冷媒の相図を含め、必要な情報の多くを見つけることができるコンピュータのデータベースを使用するこれらの計算を容易にするために、プログラムCoolPack。

計算例交換

計算の主な目的は、必要な熱交換面積の計算です。 ヒート（冷凍）電力は通常、参照の用語で指定されているが、私たちの例では、我々は、たとえば、要求仕様のチェックを計算し、彼女のためになります。 時にはまた、元のデータに誤りがクリープすることができていることが起こります。 見つけて修正するには、このエラー - 有能なエンジニアの仕事の一つ。 一例として、「 - 液体、液体」の計算プレート熱交換を行います。 それは高層ビルにおける分離回路（圧力遮断器）とします。 機器への圧力を緩和するためには、高層ビルの建設は非常に頻繁にこのアプローチを使用していました。 熱交換器の一方の側に入り口Tvh1 = 14ᵒS及び出口Tvyh1 = 9ᵒSで水を有し、流量G1 = 14 500キロ/時間、及び他の上 - にも水であるが、ここでは以下のパラメータを有する：、Tvh2 = 8ᵒS Tvyh2ᵒS= 12、G2 = 18 125キロ/時間。

必要な電力（Q0）の熱バランス式（上図、式7.1を参照。）、Cpを計算する - 特定の熱容量（テーブル値）。 計算を簡単にするためにこれらの値は、熱容量EOT = 4.187 [kJの/ kgの*ᵒS]を取ります。 我々は考慮してください。

Q1 = 14 500 *（14 - 10）* 4.187 = 303557.5 [kJの/ H] = W = 84.3 84321.53キロワット - 第一側及び

Q2 = 18 125 *（11 - 8）* 4.187 = 303557.5 [kJの/ H] = W = 84.3 84321.53キロワット - 第二の側に。

かかわらず行う計算のどちらの側の、Q0 = Q1 = Q2、式（7.1）によると、ことに留意されたいです。

熱伝達係数（6350 [W / ^{m 2で]}に等しいと仮定^）、およびΔTsr.log -さらに、主熱伝達方程式（7.2）において、我々は必要な表面kは領域（7.2.1）を、見つけます。 - 平均温度差、式（7.3）によって計算されます。

？Tのsr.log。 =（2 - 1）/ LN（2/1）= 1 / LN2 = 1 / 0.6931 = 1.4428。

Fは= 6350分の84321 * 1.4428 = 9.2メートル²です^。

熱伝達係数が未知である場合には、計算は少し複雑プレート熱交換器です。 D CM、ダクト内の媒体の速度[M / S] -密度[kg /日^M3]、η - -動粘度、[N・S / M ^2]、V、式（7.4）はρレイノルズ数であると考えられます - 湿潤性口径[M]。

液体加熱条件、およびn = 0,3 - - 液体状態で冷却テーブルから、我々は必要な値プラントル[PR]を求め、式（7.5）、我々はヌッセルト数、N = 0.4を得ました。

さらに、式（7.6）は、各壁への冷媒からの熱伝達係数を計算し、式（7.7）は熱交換表面積を計算するための式（7.2.1）で置換されている熱伝達係数を、想定されます。

上記式において、λ - 熱伝導係数、ϭ - 熱伝達壁のそれぞれの熱伝達係数 - チャネル壁、α1及びα2の厚さ。