محاسبات مبدل حرارتی صفحه ای گسکت دار

محاسبات مبدل حرارتی صفحه ای گسکت دار

 انتقال حرارت کارآمد: 

معرفی:

مبدل‌های حرارتی صفحه ای گسکت دار (PFHEs) دستگاه‌های بسیار کارآمدی هستند که برای انتقال گرما بین دو سیال و در عین حال جلوگیری از اختلاط آنها طراحی شده‌اند. این مبدل های فشرده از یک سری صفحات فلزی با موج های پیچیده تشکیل شده اند که مسیری را برای جریان سیال ایجاد می کنند. طراحی PFHE ها، همراه با محاسبات دقیق، راندمان انتقال حرارت بهینه را در طیف وسیعی از کاربردها تضمین می کند. در این بحث، ما به محاسبات کلیدی مربوط به طراحی مبدل حرارتی صفحه و قاب می پردازیم و بر پارامترهای مهمی که بر عملکرد آنها تأثیر می گذارد تأکید می کنیم.

چشم انداز تازه: تیم مهندسان جوان اکسرژی می توانند رویکردی تازه و آینده نگر برای طراحی مبدل حرارتی ارائه دهند. محصولات ما با آخرین پیشرفت های تکنولوژی و مواد به روز هستند.

اکسرژی یک شرکت مهندسی تولید کننده انواع مبدل های حرارتی و برودتی هست که یکی از زیر مجموعه های گروه بزرگ طراحان کالا می باشد.

برای خرید انواع مبدل های حرارتی اینجا کلیک کنید.

محاسبات مبدل حرارتی صفحه ای گسکت دار

ناحیه انتقال حرارت A یک پارامتر اساسی در اندازه گیری مبدل حرارتی صفحه و قاب است. با تعداد صفحات تعیین می شود (N)، محیط یک صفحه (P)، و طول یک بشقاب ($L$). فرمول محاسبه مساحت انتقال حرارت به صورت زیر است:

1. $A=N\cdot P\cdot L$

   محیط (P) یک بشقاب توسط:

   P=2⋅(W+H)

   جایی که W عرض و H ارتفاع پلیت است. منطقه انتقال حرارت برای تخمین ظرفیت مبدل برای انتقال حرارت بین دو سیال بسیار مهم است.

2. محاسبه نرخ انتقال حرارت:

   نرخ جریان سیالات سرد و گرم پارامترهای اساسی موثر بر عملکرد مبدل حرارتی هستند. این نرخ های جریان بر نرخ انتقال حرارت و راندمان تاثیر می گذارد. بسیار مهم است که اطمینان حاصل شود که دبی های انتخاب شده با الزامات فرآیند مطابقت دارند و محدودیت های سرعت را برای جلوگیری از رسوب و فرسایش در نظر می گیرند.

   سرعت انتقال حرارت (Q) از طریق مبدل حرارتی صفحه و قاب توسط ضریب انتقال حرارت کلی تعیین می شود ($U)$، منطقه انتقال حرارت (A) و اختلاف دمای میانگین ورود به سیستم (ΔTlm​). فرمول این است:

   Q=U⋅A⋅ΔTlm​

   اختلاف میانگین دمای ثبت شده (ΔTlm​) با استفاده از اختلاف دما در ورودی و خروجی سیالات سرد و گرم محاسبه می شود. این یک پارامتر حیاتی است که بر کارایی فرآیند انتقال حرارت تأثیر می گذارد.

   ΔTlm​=ΔT2​-ΔT1​​/ln(ΔT1​ΔT2​​)​​

   اینجا ΔT1​و ΔT2​ نشان دهنده اختلاف دما در دو سر مبدل حرارتی است.

3. محاسبه ضریب انتقال حرارت کلی:

   ضریب انتقال حرارت کلی ($U$) کارایی فرآیند انتقال حرارت را محاسبه می کند و با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

   U1​=1/h1​+1/k1​+1/h2​​

   جایی که h1 و h2 را ضرایب انتقال حرارت در طرف سرد و گرم به ترتیب و k هدایت حرارتی مواد صفحه است. ضرایب انتقال حرارت به عواملی مانند خواص سیال، سرعت جریان و وضعیت سطح صفحه بستگی دارد.

4. محاسبه افت فشار:

 افت فشار در سراسر مبدل حرارتی صفحه و قاب یک نکته قابل توجه در فرآیند طراحی است. برای تعیین توان پمپاژ مورد نیاز و حصول اطمینان از اینکه مبدل در محدوده فشار مشخص کار می کند، بسیار مهم است. افت فشار را می توان با استفاده از همبستگی های تجربی محاسبه کرد یا از داده های سازنده بدست آورد.

تعیین افت فشار در مبدل حرارتی صفحه و قاب برای درک نیازهای قدرت پمپاژ بسیار مهم است. برای اطمینان از عملکرد کارآمد، حفظ افت فشار در محدوده قابل قبول ضروری است.

در نظر گرفتن نرخ های جریان سیال:

نرخ جریان سیالات سرد و گرم نقش اساسی در عملکرد مبدل حرارتی دارد. اندازه مناسب نرخ جریان برای برآوردن الزامات فرآیند و اجتناب از مسائلی مانند رسوب بسیار مهم است. علاوه بر این، محدودیت های سرعت را برای جلوگیری از فرسایش و حفظ یکپارچگی صفحات در نظر بگیرید.

ارزیابی بازده حرارتی:

راندمان حرارتی مبدل حرارتی صفحه و قاب را می توان با مقایسه سرعت انتقال حرارت واقعی (Q) به حداکثر سرعت انتقال حرارت ممکن (Qmax). کارایی ($\eta$) به صورت زیر محاسبه می شود:

Efficiency=Q\Qmax​​

راندمان حرارتی بالا نشان می دهد که مبدل حرارتی به طور موثر گرما را بین سیالات منتقل می کند.

تجزیه و تحلیل مشخصات دما:

تجزیه و تحلیل پروفایل های دمایی هر دو سیال برای اطمینان از اینکه دمای خروجی مطابق با الزامات فرآیند است ضروری است. این ارزیابی به اندازه مناسب مبدل حرارتی و درک عملکرد خوب آن در شرایط عملیاتی خاص کمک می کند.

مطاللعه مطالب بیشتر

• مبدل جرارتی صفحه ای و انواع آن
• مبدل حرارتی و انواع آن

نتیجه:

مبدل های حرارتی صفحه ای و قاب، با طراحی پیچیده و قابلیت انتقال حرارت کارآمد، در صنایع مختلف ضروری شده اند. موفقیت این مبدل های حرارتی در محاسبات دقیقی است که اندازه، نرخ انتقال حرارت و کارایی کلی آنها را تعیین می کند. با در نظر گرفتن پارامترهایی مانند مساحت انتقال حرارت، ضریب انتقال حرارت کلی، افت فشار و نرخ جریان سیال، مهندسان می‌توانند مبدل‌های حرارتی صفحه و قاب را طراحی کنند که نیازهای خاص کاربردهای مختلف را برآورده کند. با ادامه پیشرفت فناوری، این محاسبات، همراه با طرح‌ها و مواد نوآورانه، به تکامل مداوم مبدل‌های حرارتی صفحه و قاب کمک می‌کند و از اهمیت مستمر آنها در زمینه فناوری انتقال حرارت اطمینان می‌دهد.