Жылуулук алмаштыргычты эсептөө учурда беш мүнөттөн ашпайт. Мындай жабдууларды чыгарган жана саткан ар кандай уюм, эреже катары, ар бир адамга өзүнүн тандоо программасы менен камсыз кылат. Аны компаниянын сайтынан бекер көчүрүп алса болот, же алардын техниктери сиздин кеңсеңизге келип, бекер орнотуп берет. Бирок, мындай эсептөөлөрдүн жыйынтыгы канчалык туура, ага ишенсе болобу жана өндүрүүчү атаандаштары менен тендерде күрөшүп жатканда айлакерлик кылбай жатабы? Электрондук эсептегичти текшерүү билимди же жок дегенде заманбап жылуулук алмаштыргычтарды эсептөө методологиясын түшүнүүнү талап кылат. Келгиле, чоо-жайын түшүнүүгө аракет кылалы.
Жылуулук алмаштыргыч деген эмне
Жылуулук алмаштыргычты эсептөөдөн мурун бул кандай түзүлүш экенин эстеп көрөлү? Жылуулук жана масса өткөргүч аппарат (башкача айтканда, жылуулук алмаштыргыч, башкача айтканда жылуулук алмаштыргыч же TOA)жылуулукту бир муздаткычтан экинчисине өткөрүү үчүн түзүлүш. Жылуулук алып жүрүүчүлөрдүн температураларынын өзгөрүү процессинде алардын тыгыздыгы жана ошого жараша заттардын масса көрсөткүчтөрү да өзгөрөт. Ошондуктан мындай процесстер жылуулук жана масса өткөрүү деп аталат.
Жылуулук берүүнүн түрлөрү
Эми жылуулук өткөрүүнүн түрлөрү жөнүндө сөз кылалы – алардын үчөө гана бар. Радиациялык - нурлануунун эсебинен жылуулук берүү. Мисал катары жайдын жылуу күнүндө пляжда күнгө күйүүнү карап көрөлү. Ал эми мындай жылуулук алмаштыргычтар, ал тургай, рынокто тапса болот (түтүк аба жылыткычтары). Бирок, көбүнчө турак жайларды, батирдеги бөлмөлөрдү жылытуу үчүн биз май же электр радиаторлорун сатып алабыз. Бул жылуулук берүүнүн дагы бир түрү - конвекциянын мисалы. Конвекция табигый, мажбурланган (капот жана кутуда жылуулук алмаштыргыч бар) же механикалык (мисалы, желдеткич менен) болушу мүмкүн. Акыркы түрү алда канча натыйжалуу.
Бирок жылуулукту берүүнүн эң эффективдүү жолу бул өткөргүчтүк, же ал ошондой эле деп аталгандай өткөргүчтүк (англис тилинен. conduction - "өткөрүү"). Жылуулук алмаштыргычтын жылуулук эсебин жүргүзө турган ар бир инженер, биринчи кезекте, минималдуу өлчөмдөгү эффективдүү жабдууларды кантип тандоо керектиги жөнүндө ойлонот. Ал эми жылуулук өткөрүмдүүлүктүн аркасында буга жетишүүгө болот. Буга мисал бүгүнкү күндө эң эффективдүү TOA - плиталуу жылуулук алмаштыргычтар. Пластиналык жылуулук алмаштыргыч, аныктама боюнча, аларды бөлүп турган дубал аркылуу жылуулукту бир муздаткычтан экинчисине өткөрүүчү жылуулук алмаштыргыч. МаксималдууТуура тандалган материалдар, пластинка профили жана калыңдыгы менен эки медианын ортосундагы мүмкүн болгон байланыш аймагы технологиялык процессте талап кылынган баштапкы техникалык мүнөздөмөлөрдү сактоо менен тандалган жабдуулардын өлчөмүн минималдаштырууга мүмкүндүк берет.
Жылуулук алмаштыргычтардын түрлөрү
Жылуулук алмаштыргычты эсептөөдөн мурун анын түрү менен аныкталат. Бардык ТОА эки чоң топко бөлүүгө болот: рекуперативдик жана регенеративдик жылуулук алмаштыргычтар. Алардын ортосундагы негизги айырма төмөнкүчө: регенеративдик ТОАларда жылуулук алмашуу эки муздатуучу затты бөлүп турган дубал аркылуу ишке ашат, ал эми регенеративдик каражаттарда эки медиа бири-бири менен түздөн-түз байланышта болуп, көбүнчө аралашып, кийин атайын сепараторлордо бөлүүнү талап кылат. Регенеративдик жылуулук алмаштыргычтар аралаштыргыч жана таңгакталган жылуулук алмаштыргычтар (стационардык, түшүүчү же аралык) болуп бөлүнөт. Болжол менен айтканда, муздаткычка муздатуу үчүн коюлган ысык суу, же бир стакан ысык чай (эч качан мындай кылба!) - бул TOA аралаштыруунун мисалы. Ал эми тарелкага чай куюп, аны ушинтип муздатканда, биз саптамалуу регенеративдик жылуулук алмаштыргычтын мисалын алабыз (бул мисалдагы тарелка саптаманын ролун ойнойт), ал алгач айланадагы аба менен байланышып, анын температурасын өлчөт. анан ага куюлган ысык чайдан жылуулуктун бир бөлүгүн алып, эки медианы тең жылуулук тең салмактуулукка келтирүүгө умтулат. Бирок, биз буга чейин аныктагандай, жылуулук өткөргүчтүктү бир чөйрөдөн экинчи чөйрөгө өткөрүү натыйжалуураак, ошондуктанБүгүнкү күндө көбүрөөк жылуулук өткөрүүчү пайдалуу (жана кеңири колдонулган) ТОАлар, албетте, калыбына келтирүүчү болуп саналат.
Жылуулук жана конструкциялык дизайн
Рекуперативдик жылуулук алмаштыргычтын ар кандай эсептөөлөрү жылуулук, гидравликалык жана бекемдик боюнча эсептөөлөрдүн натыйжаларынын негизинде жүргүзүлүшү мүмкүн. Алар фундаменталдуу, жаңы жабдууларды долбоорлоодо милдеттүү болуп саналат жана окшош түзүлүштөрдүн линиясынын кийинки моделдерин эсептөө методологиясынын негизин түзөт. TOA жылуулук эсебинин негизги милдети жылуулук алмаштыргычтын туруктуу иштеши үчүн жылуулук алмашуу бетинин талап кылынган аянтын аныктоо жана чыга турган жерде маалымат каражаттарынын талап кылынган параметрлерин сактоо болуп саналат. Көбүнчө, мындай эсептөөлөрдө инженерлерге келечектеги жабдуулардын салмагынын жана өлчөмдөрүнүн мүнөздөмөлөрүнүн (материал, түтүк диаметри, плиталардын өлчөмдөрү, боо геометриясы, канаттардын түрү жана материалы ж.б.) ыктыярдуу маанилери берилет. жылуулук эсептөө, алар, адатта, жылуулук алмаштыргычтын конструктивдүү эсептөө жүргүзөт. Анткени, эгерде биринчи этапта инженер берилген түтүк диаметри үчүн талап кылынган бетинин аянтын эсептеп чыкса, мисалы, 60 мм, ал эми жылуулук алмаштыргычтын узундугу алтымыш метрге жакын болуп чыкса, анда өтүүнү болжолдоо логикага ылайыктуураак болот. көп өтүүчү жылуулук алмаштыргычка, же түтүктүү түргө же түтүктөрдүн диаметрин көбөйтүү үчүн.
Гидравликалык эсептөө
Гидравликалык же гидромеханикалык, ошондой эле аэродинамикалык эсептөөлөр гидравликаны аныктоо жана оптималдаштыруу максатында жүргүзүлөт.жылуулук алмаштыргычтагы (аэродинамикалык) басым жоготууларды, ошондой эле аларды жоюу үчүн энергия чыгымдарын эсептөө. Муздаткычтын өтүшү үчүн кандайдыр бир жолду, каналды же түтүктү эсептөө адам үчүн негизги милдетти - бул аймакта жылуулук берүү процессин күчөтүү. Башкача айтканда, бир чөйрө өткөрүп бериши керек, ал эми экинчиси анын агымынын минималдуу мезгилинде мүмкүн болушунча көп жылуулукту алат. Бул үчүн көбүнчө кошумча жылуулук алмашуу бети колдонулат, өнүккөн беттик кабырга түрүндө (чек арадагы ламинардык субкатмарды бөлүп, агымдын турбуленттигин күчөтүү үчүн). Гидравликалык жоготуулардын, жылуулук алмашуу бетинин аянтынын, салмактын жана өлчөмдөрдүн мүнөздөмөлөрүнүн жана алынып салынган жылуулук энергиясынын оптималдуу балансынын катышы ТОАнын жылуулук, гидравликалык жана структуралык эсептөөлөрүнүн айкалышынын натыйжасы болуп саналат.
Эсептөөнү текшерүү
Жылуулук алмаштыргычтын текшерүү эсептөөсү кубаттуулук же жылуулук алмашуу бетинин аянты боюнча маржа коюу зарыл болгон учурда жүргүзүлөт. Бети ар кандай себептерден жана ар кандай кырдаалдарда сакталган: эгерде ал техникалык тапшырмада талап кылынса, эгерде даярдоочу мындай жылуулук алмаштыргычтын режимге жетээрине жана каталарды азайтуу үчүн кошумча маржа жасоону чечсе. эсептөөлөр. Кээ бир учурларда конструктивдүү өлчөмдөрдүн натыйжаларын тегеректөө үчүн ашыкча талап кылынат, ал эми башкаларында (бууландыргычтар, экономайзерлер) муздаткычтын схемасында болгон компрессордук май менен булгануу үчүн жылуулук алмаштыргычтын кубаттуулугун эсептөөдө атайын беттик маржа киргизилет.. Жана суунун сапаты начарэске алуу керек. Жылуулук алмаштыргычтардын үзгүлтүксүз иштөөсүнөн бир аз убакыт өткөндөн кийин, өзгөчө жогорку температурада аппараттын жылуулук алмашуу бетине кабырчыктар жайгашып, жылуулук өткөрүмдүүлүк коэффициентин төмөндөтөт жана сөзсүз түрдө жылуулукту бөлүп чыгаруунун мителик төмөндөшүнө алып келет. Ошондуктан, компетенттүү инженер, суудан сууга жылуулук алмаштыргычты эсептөөдө, жылуулук алмашуу бетинин кошумча ашыкча болушуна өзгөчө көңүл бурат. Тандалган жабдуулар башка, экинчилик режимдерде кандайча иштей турганын көрүү үчүн текшерүү эсеби да жүргүзүлөт. Мисалы, борбордук кондиционерлерде (камсыздоочу блоктордо) суук мезгилде колдонулуучу биринчи жана экинчи жылытуучу жылыткычтар көбүнчө жайында абанын жылуулук алмаштыргыч түтүктөрүн муздак суу менен камсыз кылып, кирген абаны муздатуу үчүн пайдаланышат. Алар кантип иштешет жана кандай параметрлерди берери, текшерүү эсебин баалоого мүмкүндүк берет.
Изилдөөчү эсептөөлөр
ТОАнын изилдөө эсептөөлөрү жылуулук жана текшерүү эсептөөлөрүнүн алынган натыйжаларынын негизинде жүргүзүлөт. Алар, эреже катары, долбоорлонгон аппараттын конструкциясына акыркы түзөтүүлөрдү киргизүү үчүн зарыл. Алар ошондой эле эмпирикалык (эксперименталдык маалыматтар боюнча) алынган ТОАнын ишке ашырылган эсептөө моделине киргизилген ар кандай теңдемелерди оңдоо максатында жүргүзүлөт. Илимий-изилдөө эсептөөлөрүн аткаруу атайын план боюнча ондогон, кээде жүздөгөн эсептөөлөрдү камтыйт.пландоо эксперименттеринин математикалык теориясы. Натыйжалардын негизинде ар кандай шарттардын жана физикалык чоңдуктардын TOA натыйжалуулугунун көрсөткүчтөрүнө тийгизген таасири аныкталды.
Башка эсептөөлөр
Жылуулук алмаштыргычтын аянтын эсептеп жатканда, материалдардын каршылыгын унутпаңыз. TOA күчүн эсептөөлөр долбоорлонгон агрегаттын чыңалууга, бурулушуна, келечектеги жылуулук алмаштыргычтын тетиктерине жана агрегаттарына максималдуу жол берилген жумушчу моменттерин колдонуу үчүн текшерүүнү камтыйт. Минималдуу өлчөмдөрү менен продукт күчтүү, туруктуу жана ар кандай, атүгүл эң татаал иштөө шарттарында коопсуз иштөөгө кепилдик бериши керек.
Динамикалык эсептөө өзгөрүлмө иштөө режимдеринде жылуулук алмаштыргычтын ар кандай мүнөздөмөлөрүн аныктоо максатында жүргүзүлөт.
Жылуулук алмаштыргыч дизайн түрлөрү
Рекуперативдик ТОА дизайны боюнча кыйла көп сандагы топторго бөлүнөт. Эң атактуу жана кеңири колдонулганы плиталуу жылуулук алмаштыргычтар, аба (түтүкчөлүү канаттуу), кабык-труба, түтүкчөлүү жылуулук алмаштыргычтар, кабык-пластик жана башкалар. Ошондой эле илешкектүү же Ньютондук эмес суюктуктар менен иштеген спиралдык (катушка жылуулук алмаштыргыч) же кыркылган түрү сыяктуу экзотикалык жана жогорку адистештирилген түрлөрү, ошондой эле башка көптөгөн түрлөрү бар.
Труба ичиндеги жылуулук алмаштыргычтар
«Трубадагы түтүк» жылуулук алмаштыргычтын эң жөнөкөй эсебин карап көрөлү. Структуралык жактан алганда, TOA бул түрү максималдуу жөнөкөйлөтүлгөн. Эреже катары, алар аппараттын ички түтүкчөсүнө киргизетысык муздаткыч, жоготууларды азайтуу үчүн, жана муздаткыч муздаткыч корпуска, же сырткы түтүккө ишке киргизилет. Бул учурда инженердин милдети жылуулук алмашуу бетинин эсептелген аянтынын жана берилген диаметрлердин негизинде мындай жылуулук алмаштыргычтын узундугун аныктоого кыскарган.
Бул жерде кошумчалай кете турган нерсе, термодинамикада идеалдуу жылуулук алмаштыргыч түшүнүгү киргизилген, башкача айтканда чексиз узундуктагы аппарат, мында жылуулук алып жүрүүчүлөр карама-каршы агымда иштешет жана алардын ортосундагы температура айырмасы толугу менен иштелип чыгат.. Түтүктүн конструкциясы бул талаптарга эң жакын. Эгерде сиз муздаткычтарды каршы агымда иштетсеңиз, анда ал "чыныгы каршы агым" деп аталат (жана TOA плиталарындагыдай кайчылаш эмес). Мындай кыймылды уюштуруу менен температуранын башы эң натыйжалуу иштелип чыккан. Бирок, "түтүктөгү түтүк" жылуулук алмаштыргычты эсептөөдө, реалдуу болушу керек жана логистикалык компонентти, ошондой эле орнотуунун оңойлугун унутпаш керек. Евро жүк ташуучу унаанын узундугу 13,5 метрди түзөт жана бардык эле техникалык жайлар мындай узундуктагы жабдууларды тайгалоого жана орнотууга ылайыкташкан эмес.
Трубалуу жылуулук алмаштыргычтар
Ошондуктан, көп учурда мындай аппараттын эсеби жылмакай түтүктүү жылуулук алмаштыргычтын эсебине өтөт. Бул түтүктөрдүн байламталары бир корпуста (корпус) жайгашкан, жабдуулардын максатына жараша ар кандай муздаткычтар менен жуулчу аппарат. Конденсаторлордо, мисалы, муздаткыч кабыкчага, ал эми суу түтүкчөлөргө куюлат. Медиа кыймылынын бул ыкмасы менен башкаруу ыңгайлуу жана натыйжалуураакаппараттын иштеши. Бууландыргычтарда, тескерисинче, муздаткычтар муздатылган суюктук (суу, туздар, гликолдор ж. б.) менен жуулса, пробиркаларда кайнайт. Ошондуктан, бир кабык жана түтүк жылуулук алмаштыргычтын эсептөө жабдуулардын өлчөмдөрүн азайтуу үчүн кыскарган. Кабактын диаметри, ички түтүктөрдүн диаметри жана саны жана аппараттын узундугу менен ойноп, инженер жылуулук алмашуу бетинин аянтынын эсептелген маанисине жетет.
Аба жылуулук алмаштыргычтар
Бүгүнкү күндө эң кеңири таралган жылуулук алмаштыргычтардын бири бул түтүктүү канаттуу жылуулук алмаштыргычтар. Аларды жыландар деп да аташат. Алар жөн гана орнотулбастан, сплит системалардын ички блокторундагы желдеткич катушкаларынан (англисчеден вентилятор + катушкасынан, б.а. "вентилятор" + "катушка") жана гигант түтүн газын рекуператорлорго (ысык түтүн газынан жылуулук алуу) чейин орнотулат. жана жылуулук муктаждыктары үчүн өткөргүч) ЖЭБдеги казан ишканаларында. Мына ошондуктан катушканын жылуулук алмаштыргычын эсептөө бул жылуулук алмаштыргыч ишке кире турган колдонууга жараша болот. Этти тоңдургуч камераларда, төмөнкү температурадагы тоңдургучтарда жана башка тамак-аш муздаткычтарында орнотулган өнөр жай аба муздаткычтары (ХОП) алардын конструкциясында белгилүү бир конструктивдүү өзгөчөлүктөрдү талап кылат. Эритүү циклдарынын ортосундагы үзгүлтүксүз иштөө убактысын көбөйтүү үчүн ламеллалардын (канаттардын) ортосундагы аралык мүмкүн болушунча чоң болушу керек. Маалымат борборлору (маалыматтарды иштетүү борборлору) үчүн бууланткычтар, тескерисинче, пластиналар аралык кысуу аркылуу мүмкүн болушунча компакттуу жасалган.минималдуу аралык. Мындай жылуулук алмаштыргычтар майда фильтрлер менен курчалган (HEPA классына чейин) "таза зонада" иштешет, ошондуктан түтүкчөлүү жылуулук алмаштыргычтын мындай эсеби өлчөмдөрүн минималдаштырууга басым жасоо менен жүргүзүлөт.
Плиталуу жылуулук алмаштыргычтар
Учурда плиталык жылуулук алмаштыргычтар туруктуу суроо-талапка ээ. Конструкциясы боюнча алар толугу менен жыгыла турган жана жарым ширетилген, жез жана никель менен ширетилген, диффузия менен ширетилген жана ширетилген (ширеткичсиз). Пластиналык жылуулук алмаштыргычтын жылуулук эсептөөсү абдан ийкемдүү жана инженер үчүн эч кандай кыйынчылык туудурбайт. Тандоо процессинде сиз плиталардын түрү, согуу каналдарынын тереңдиги, канаттардын түрү, болоттун калыңдыгы, ар кандай материалдар жана эң негизгиси, ар кандай өлчөмдөгү приборлордун көптөгөн стандарттык өлчөмдөгү моделдери менен ойной аласыз. Мындай жылуулук алмаштыргычтар төмөн жана кенен (сууну буу менен жылытуу үчүн) же бийик жана тар (кондиционер системалары үчүн жылуулук алмаштыргычтар). Алар ошондой эле көбүнчө фазаны алмаштыруучу каражаттар үчүн, б.а. конденсаторлор, бууланткычтар, ысыткычтар, преконденсаторлор ж.б. катары колдонулат. Эки фазалуу жылуулук алмаштыргычтын жылуулук эсеби суюк-суюк жылуулук алмаштыргычка караганда бир аз татаалыраак, бирок тажрыйбалуу инженер үчүн, бул милдет чечилет жана эч кандай өзгөчө кыйынчылык туудурбайт. Мындай эсептөөлөрдү жеңилдетүү үчүн заманбап дизайнерлер инженердик компьютердик маалымат базаларын колдонушат, алардан көптөгөн керектүү маалыматтарды таба аласыз, анын ичинде ар кандай сыпыруудагы ар кандай муздаткычтын абалынын диаграммалары, мисалы, программаCoolPack.
Жылуулук алмаштыргычты эсептөө мисалы
Эсептөөнүн негизги максаты жылуулук алмашуу бетинин керектүү аянтын эсептөө болуп саналат. Жылуулук (муздаткыч) күчү, адатта, техникалык тапшырмада көрсөтүлөт, бирок, биздин мисалда биз аны эсептеп чыгабыз, мындайча айтканда, техникалык тапшырманын өзүн текшерүү. Кээде ката булак маалыматына кирип кетиши мүмкүн. Компетенттүү инженердин милдеттеринин бири бул катаны таап, оңдоо. Мисал катары, «суюктук-суюктук» тибиндеги плиталык жылуулук алмаштыргычты эсептеп көрөлү. Бул бийик имаратта басым сындыргыч болсун. Жабдууларды басым менен түшүрүү үчүн, бул ыкма асман тиреген имараттарды курууда көп колдонулат. Жылуулук алмаштыргычтын бир тарабында бизде кириш температурасы Tin1=14 ᵒС жана чыгуу температурасы Tout1=9 ᵒС, ал эми агымы G1=14,500 кг / с, ал эми экинчи тарабында - суу да бар, бирок бир гана төмөнкү параметрлер менен: Тin2=8 ᵒС, Тоут2=12 ᵒС, G2=18 125 кг/саат.
Керектүү кубаттуулукту (Q0) жылуулук балансынын формуласы аркылуу эсептейбиз (жогорку сүрөттү, 7.1 формуланы караңыз), мында Ср - жылуулук сыйымдуулугу (таблица мааниси). Эсептөөлөрдүн жөнөкөйлүгү үчүн жылуулук сыйымдуулуктун кыскартылган маанисин алабыз Срв=4,187 [кДж/кгᵒС]. Саноо:
Q1=14,500(14 - 9)4, 187=303557. 5 [кДж/саат]=84321, 53 Вт=84. 3 кВт - биринчи тарапта жана
Q2=18 125(12 - 8)4, 187=303557. 5 [кДж/саат]=84321, 53 Вт=84. 3 кВт - экинчи тарапта.
(7.1) формуласына ылайык Q0=Q1=Q2,эсептөө кайсы тарапта жасалган.
Мындан ары, негизги жылуулук өткөрүмдүүлүк теңдемесин (7.2) колдонуп, керектүү беттин аянтын (7.2.1) табабыз, мында k - жылуулук өткөрүмдүүлүк коэффициенти (6350 [Вт/м ге барабар алынган) 2]) жана ΔТаv.log. - (7.3) формула боюнча эсептелген орточо логарифмдик температура айырмасы:
ΔT орточо журнал.=(2 - 1) / ln (2/1)=1 / ln2=1 / 0, 6931=1, 4428;
F анда=84321 / 63501, 4428=9,2 м2.
Жылуулук берүү коэффициенти белгисиз болгондо, плиталык жылуулук алмаштыргычты эсептөө бир аз татаалыраак. (7.4) формула боюнча биз Рейнольдс критерийин эсептейбиз, мында ρ – тыгыздык, [kg/m3], η – динамикалык илешкектүүлүк, [Ns/m 2], v – каналдагы чөйрөнүн ылдамдыгы, [м/с], d см – каналдын сууланган диаметри [м].
Таблицага ылайык, бизге керек болгон Прандтл критерийинин [Pr] маанисин издейбиз жана (7.5) формуланы колдонуп, Нуссельт критерийин алабыз, мында n=0,4 - суюк ысытуу шарттарында, жана n=0,3 - суюк муздатуу шартында
Андан кийин (7.6) формуланы колдонуп, ар бир муздаткычтан дубалга жылуулук өткөрүмдүүлүк коэффициентин эсептейбиз, ал эми (7.7) формуланы колдонуп, (7.2.1) формулага алмаштырган жылуулук берүү коэффициентин эсептейбиз. жылуулук алмашуу бетинин аянтын эсептөө үчүн.
Белгиленген формулаларда λ - жылуулук өткөрүмдүүлүк коэффициенти, ϭ - каналдын дубалынын калыңдыгы, α1 жана α2 - жылуулук алып жүрүүчүнүн ар биринен дубалга жылуулук өткөрүү коэффициенттери.
