튜브 열 교환기 크기는 다양한 산업 응용 분야에서 최적의 성능을 보장하는 데 중요한 단계입니다. 튜브 히트 교환기 공급 업체로서 저는 이러한 필수 장비를 올바르게 크기를 크기로 크기로 크기를 만드는 방법에 대해 종종 혼란스러워하는 수많은 고객을 처리했습니다. 이 블로그에서는 프로세스를 간단한 단계로 나누고 올바르게 얻는 데 도움이되는 몇 가지 팁을 공유하겠습니다.
기본 이해
사이징 프로세스에 뛰어 들기 전에 튜브 열교환 기가 무엇인지 빨리 살펴 보겠습니다. 본질적으로, 그것은 두 유체 사이에서 열을 전달하는 장치입니다. 하나는 튜브 내부에 흐르고 다른 하나는 껍질 내에서 튜브 외부의 튜브 외부입니다. 다음과 같은 다양한 유형의 튜브 열교환 기가 있습니다.쉘 및 튜브 타입 열교환 기,,,침지 된 뱀 튜브 타입 열교환 기, 그리고이중 튜브 플레이트 열교환 기. 각 유형에는 고유 한 장점이 있으며 특정 응용 프로그램에 적합합니다.
1 단계 : 열전달 속도를 결정하십시오
가장 먼저 알아 내야 할 것은 얼마나 많은 열을 전달 해야하는지입니다. 이를 열 전달 속도라고하며 일반적으로 와트 (W) 또는 시간당 영국 열 장치 (BTU/HR)로 측정됩니다. 이를 계산하려면 관련된 두 유체의 유량, 비열 및 온도 변화를 알아야합니다.
열 전달 속도 (Q)에 대한 공식은 다음과 같습니다.
Q = M * CP * ΔT
어디:
- m은 유체의 질량 유량입니다 (kg/s 또는 lb/hr)
- CP는 유체의 비열 용량입니다 (J/kg · K 또는 BTU/LB · ° F)
- ΔT는 유체의 온도 변화 (k 또는 ° F)입니다.
예를 들어, 물이 10kg/s의 유량으로 20 ° C에서 80 ° C로 가열되는 과정이 있다고 가정 해 봅시다. 물의 비열 용량은 약 4.18 kJ/kg · k입니다. 공식을 사용하여 열전달 속도를 계산할 수 있습니다.
Q = 10 kg/s * 4.18 kj/kg · k * (80 ° C -20 ° C)
Q = 10 kg/s * 4.18 kj/kg · k * 60 K
Q = 2508 kj/s 또는 2508000 w
2 단계 : 로그 평균 온도 차이 (LMTD) 계산
LMTD는 열교환 기의 길이에 걸쳐 두 유체 사이의 평균 온도 차이를 측정 한 것입니다. 열교환 기의 크기를 결정하는 데 중요한 요소입니다.
LMTD의 공식은 다음과 같습니다.
LMTD = (ΔT1 -ΔT2) / LN (ΔT1 / ΔT2)
어디:
- ΔT1
- ΔT2
뜨거운 유체가 100 ℃에서 열교환기로 들어가고 60 ℃에서 잎을 잎으로 가정하고, 차가운 유체는 20 ℃로 들어가 80 ℃에서 둡니다.
ΔT1 = 100 ° C -20 ° C = 80 ° C
ΔT2 = 60 ° C -80 ° C = -20 ° C (우리는 절대 값을 취하므로 ΔT2 = 20 ° C)
LMTD = (80 ° C -20 ° C) / LN (80 ° C / 20 ° C)
LMTD = 60 ° C / LN (4)
LMTD ≈ 43.28 ° C
3 단계 : 전체 열전달 계수 결정 (U)
전체 열전달 계수 (U)는 열교환 기의 열 전달 능력을 나타냅니다. 유체 유형, 튜브 및 쉘의 재료 및 흐름 조건과 같은 여러 요인에 따라 다릅니다.
U의 가치는 문헌, 실험 데이터 또는 상관 관계를 사용하여 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 양쪽에 물이있는 쉘 앤 튜브 열 교환기의 경우 U 값의 범위는 800 ~ 1500 w/m² · k입니다.
4 단계 : 열 전달 영역 계산 (a)
열 전달 속도 (Q), LMTD 및 전체 열 전달 계수 (U)가 있으면 다음 공식을 사용하여 필요한 열 전달 영역 (a)을 계산할 수 있습니다.
a = q / (u * lmtd)
이전 예제의 값 사용 :
a = 2508000 w / (1000 w / m² · K * 43.28 K)
≈ 57.95 m²
5 단계 : 튜브 치수 및 구성을 선택하십시오
필요한 열전달 영역을 알았으므로 적절한 튜브 치수와 구성을 선택해야합니다. 여기에는 튜브 직경, 길이 및 튜브 수가 포함됩니다.
단일 튜브의 열 전달 영역은 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.
정지 = π * d * l
어디:
- D는 튜브의 외경입니다
- L은 튜브의 길이입니다
외경이 25mm (0.025m)이고 길이가 3m 인 튜브를 선택한다고 가정 해 봅시다. 단일 튜브의 열 전달 영역은 다음과 같습니다.
atube = p * 0.025 m * 3 m
Atube ≈ 0.236 m²
필요한 튜브 수를 찾으려면 총 열전달 영역을 단일 튜브의 열 전달 영역으로 나눕니다.
튜브 수 = a / atube
튜브 수 = 57.95 m² / 0.236 m²
튜브의 수 ≈ 246
6 단계 : 다른 요소를 고려하십시오
위의 계산 외에도 튜브 열교환기를 크기를 조정할 때 고려해야 할 다른 요인이 있습니다.
- 압력 강하: 열 교환기의 압력 강하가 허용 가능한 한계 내에 있는지 확인해야합니다. 고압 강하는 펌핑 비용을 증가시키고 시스템 효율을 줄일 수 있습니다.
- 파울: 시간이 지남에 따라 퇴적물은 튜브 표면에 쌓여 열 전달 효율을 줄일 수 있습니다. 계산에 파울 링 계수를 사용하여 파울 링을 설명해야합니다.
- 재료 호환성: 튜브와 껍질의 재료는 부식 및 기타 화학 반응을 방지하기 위해 사용되는 유체와 호환되어야합니다.
결론
튜브 열 교환기 크기는 다양한 요인을 신중하게 고려해야하는 복잡한 과정입니다. 이 블로그에 요약 된 단계를 따르면 응용 프로그램에 적합한 크기 열 교환기를 선택할 수 있습니다.
튜브 히트 교환기 크기의 방법에 대해 확신이 없거나 필요에 맞는 올바른 유형을 선택하는 데 도움이 필요한 경우 주저하지 마십시오. 튜브 히트 교환기 공급 업체로서 저는 최선의 결정을 내리는 데 도움이되는 전문 지식과 경험이 있습니다. 귀하의 요구 사항에 대해 논의하고 조달 과정을 시작하려면 당사에 문의하십시오.
참조
- Acropera, FP, Dewitt, DP, Bergman, TL, & Lavine, AS (2007). 열과 질량 전달의 기본. John Wiley & Sons.
- Shah, RK, & Sekulic, DP (2003). 열교환 기 설계의 기초. John Wiley & Sons.
