วิธีการคำนวณอัตราการถ่ายเทความร้อนของหลอดครีบต่ำธรรมดาสามัญอย่างแม่นยำ?

เฮ้ ฉันเป็นซัพพลายเออร์ของหลอดครีบต่ำธรรมดาทองแดง วันนี้ฉันต้องการพูดคุยเกี่ยวกับวิธีการคำนวณอัตราการถ่ายเทความร้อนของหลอดเหล่านี้อย่างแม่นยำ มันเป็นสิ่งสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าคุณอยู่ในอุตสาหกรรมที่การถ่ายเทความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพเป็นสิ่งจำเป็นเช่น HVAC การแช่แข็งและการผลิตพลังงาน

ทำความเข้าใจพื้นฐานของการถ่ายเทความร้อน

ก่อนที่เราจะดำน้ำในการคำนวณเรามาดูพื้นฐานของการถ่ายเทความร้อนอย่างรวดเร็ว มีสามโหมดหลัก: การนำการพาความร้อนและการแผ่รังสี ในกรณีของหลอดครีบต่ำธรรมดาทองแดงการนำและการพาความร้อนเป็นผู้เล่นหลัก

การนำคือการถ่ายโอนความร้อนผ่านวัสดุที่เป็นของแข็งเช่นทองแดงในหลอดของเรา ทองแดงเป็นตัวนำความร้อนที่ยอดเยี่ยมซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงเป็นที่นิยมในการใช้งานการถ่ายเทความร้อน ในทางกลับกันการพาความร้อนนั้นเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนความร้อนระหว่างพื้นผิวที่เป็นของแข็ง (ท่อ) และของเหลว (เช่นอากาศหรือน้ำ) ไหลผ่านมัน

ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการถ่ายเทความร้อน

ปัจจัยหลายอย่างอาจส่งผลกระทบต่ออัตราการถ่ายเทความร้อนของหลอดครีบต่ำธรรมดา

รูปทรงเรขาคณิต

รูปทรงเรขาคณิตของหลอดมีบทบาทสำคัญ ครีบบนท่อเพิ่มพื้นที่ผิวที่มีสำหรับการถ่ายเทความร้อน พื้นที่ผิวที่มากขึ้นหมายถึงการสัมผัสระหว่างท่อและของเหลวมากขึ้นซึ่งโดยทั่วไปจะนำไปสู่อัตราการถ่ายเทความร้อนที่สูงขึ้น ความสูงระดับเสียงและความหนาของครีบล้วนส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนโดยรวม

คุณสมบัติของเหลว

คุณสมบัติของของเหลวที่ไหลผ่านท่อก็มีความสำคัญเช่นกัน สิ่งต่าง ๆ เช่นการนำความร้อนความหนาแน่นความหนาแน่นความหนืดและความจุความร้อนที่เฉพาะเจาะจงอาจส่งผลต่อความร้อนที่ถ่ายเทได้ดี ตัวอย่างเช่นของเหลวที่มีค่าการนำความร้อนสูงจะถ่ายเทความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าหนึ่งด้วยค่าการนำความร้อนต่ำ

เงื่อนไขการไหล

เงื่อนไขการไหลของของเหลวเช่นอัตราการไหลและประเภทของการไหล (ลามินาร์หรือปั่นป่วน) อาจส่งผลกระทบอย่างมากต่ออัตราการถ่ายเทความร้อน การไหลแบบปั่นป่วนโดยทั่วไปส่งผลให้การถ่ายเทความร้อนดีขึ้นเพราะมันผสมของเหลวได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นนำของเหลวสดและเย็นลงมาสัมผัสกับพื้นผิวท่อ

การคำนวณอัตราการถ่ายเทความร้อน

ตอนนี้เรามาเข้าไปใน nitty - มีความกล้าหาญในการคำนวณอัตราการถ่ายเทความร้อน

การใช้วิธีการลอการิทึมเฉลี่ยอุณหภูมิ (LMTD)

หนึ่งในวิธีที่พบบ่อยที่สุดสำหรับการคำนวณอัตราการถ่ายเทความร้อนในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (ซึ่งมักใช้หลอดครีบต่ำธรรมดาของเรา) คือวิธี LMTD

อัตราการถ่ายเทความร้อน (q) สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:

[q = u \ times a \ times \ delta t_ {lm}]

ที่ไหน:

• (U) เป็นค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวม ค่านี้คำนึงถึงความต้านทานต่อการถ่ายเทความร้อนทั้งด้านท่อและด้านเปลือกของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเช่นเดียวกับความต้านทานความร้อนของผนังหลอด ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวมขึ้นอยู่กับรูปทรงเรขาคณิตของหลอดคุณสมบัติของเหลวและเงื่อนไขการไหล
• (a) เป็นพื้นที่ถ่ายเทความร้อน สำหรับหลอดครีบคุณจะต้องคำนวณพื้นที่ผิวรวมของหลอดรวมถึงครีบ นี่อาจเป็นเรื่องยุ่งยากเล็กน้อย แต่มีสูตรที่มีอยู่บนพื้นฐานของเรขาคณิตครีบ
• (\ delta t_ {lm}) คือความแตกต่างของอุณหภูมิเฉลี่ยลอการิทึม มันถูกคำนวณโดยใช้อุณหภูมิทางเข้าและทางออกของของเหลวร้อนและเย็น สูตรสำหรับ (\ delta t_ {lm}) คือ:

[\ delta t_ {lm} = \ frac {\ delta t_1 - \ delta t_2} {\ ln (\ frac {\ delta t_1} {\ delta t_2})}]

โดยที่ (\ delta t_1) และ (\ delta t_2) คือความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างของเหลวร้อนและเย็นที่ปลายทั้งสองของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

การกำหนดค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวม (U)

การคำนวณค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวมเป็นกระบวนการที่ซับซ้อน มันเกี่ยวข้องกับการพิจารณาค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนที่ด้านท่อ ((h_i)) และด้านเปลือก ((h_o)) เช่นเดียวกับความต้านทานความร้อนของผนังหลอด ((r_ {wall}))

สูตรสำหรับค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวมตามพื้นที่ผิวด้านนอกของหลอด ((u_o)) คือ:

[\ frac {1} {u_o} = \ frac {1} {h_o}+\ frac {r_o \ ln (\ frac {r_o} {r_i})} {k}+\ frac {r_o}

ที่ไหน:

• (R_I) และ (R_O) เป็นรัศมีด้านในและด้านนอกของหลอดตามลำดับ
• (k) เป็นค่าการนำความร้อนของวัสดุหลอดทองแดง

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อน ((H_I) และ (H_O)) สามารถกำหนดได้โดยใช้สหสัมพันธ์เชิงประจักษ์ ความสัมพันธ์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับข้อมูลการทดลองและคำนึงถึงปัจจัยต่าง ๆ เช่นคุณสมบัติของของไหลสภาพการไหลและรูปทรงเรขาคณิตของหลอด

ความสำคัญของการคำนวณที่แม่นยำ

การคำนวณอัตราการถ่ายเทความร้อนอย่างแม่นยำของหลอดครีบต่ำธรรมดาสามัญมีความสำคัญอย่างยิ่ง หากคุณมากกว่า - ประเมินอัตราการถ่ายเทความร้อนคุณอาจจบลงด้วยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ไม่ได้ดำเนินการเท่าที่คาดไว้ สิ่งนี้อาจนำไปสู่ความไร้ประสิทธิภาพต้นทุนพลังงานที่สูงขึ้นและแม้กระทั่งความล้มเหลวของอุปกรณ์ ในทางกลับกันหากคุณต่ำกว่า - ประเมินอัตราการถ่ายเทความร้อนคุณอาจจบลงด้วยการใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีขนาดใหญ่และแพงกว่าที่จำเป็น

ท่อทองแดงอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง

หากคุณสนใจท่อทองแดงเรายังเสนอท่อทองแดงพื้นผิวเรียบในขดลวดและหลอดลูกฟูกทองแดง- หลอดเหล่านี้มีคุณสมบัติและแอพพลิเคชั่นที่เป็นเอกลักษณ์ของตัวเองและยังสามารถใช้ในระบบถ่ายเทความร้อนขึ้นอยู่กับความต้องการเฉพาะของคุณ

ติดต่อสำหรับการซื้อ

หากคุณอยู่ในตลาดหลอดครีบต่ำธรรมดาหรือมีคำถามใด ๆ เกี่ยวกับการคำนวณการถ่ายเทความร้อนอย่าลังเลที่จะเข้าถึง เราอยู่ที่นี่เพื่อช่วยคุณค้นหาทางออกที่เหมาะสมสำหรับความต้องการการถ่ายเทความร้อนของคุณ

การอ้างอิง

• Incropera, FP, & Dewitt, DP (2002) พื้นฐานของความร้อนและการถ่ายโอนมวล ไวลีย์
• Holman, JP (2002) การถ่ายเทความร้อน McGraw - Hill