TARTALOMJEGYZÉK
MI AZ ÖSSZES HŐÁLLÍTÁSI EGYÜTTŐ?
Az iparban a hőátadási problémákat általában a különböző rétegű kompozit anyagok vagy rendszerek esetében oldják meg, amelyek különböző hőátadási módokat, például vezetést, konvekciót és sugárzást foglalnak magukban. A rendszer különböző rétegei által kínált hőellenállást általános hőátbocsátási együtthatónak nevezzük. U-tényezőként is ismert.
A teljes hőátadás kiszámításához használt U-tényező analóg a Newton-féle hűtési törvényben használt konvekciós hőátbocsátási tényezővel. A teljes hőátbocsátási tényező a tárgy vagy felület geometriájától függ. Például egy falban különböző hőátadási módokat figyelhetünk meg, a fal külső felülete konvekciós hőátadáson megy keresztül, míg a falak közötti térben vezetéses hőátadás történik.
A fal teljes hőátbocsátási tényezője a konvektív hőátbocsátási tényező és a vezetőképes hőátbocsátási tényező összege. Röviden, a teljes hőátbocsátási tényező az egyedi hőátbocsátási tényező összege. A teljes hőátbocsátási tényező származtatásának és kompozit hőátadási problémákra való felhasználásának további magyarázatát az alábbiakban ismertetjük.
AZ ÖSSZES HŐÁLLÍTÁSI HATÁROZAT JELENTŐSÉGE
Ipari alkalmazásokban elengedhetetlen az általános hőátbocsátási tényező ismerete, különösen olyan esetekben, amikor a hőátadási sebességet optimalizálni kell a rendszer jobb teljesítménye érdekében. A Q(pont) hőátadási sebesség kiszámításához különböző folyadékokkal vagy különböző rétegekkel rendelkező rendszerek esetében elengedhetetlen az általános hőátbocsátási tényező ismerete.
A teljes hőátbocsátási tényező értékéből és a hőátadási sebességből ki lehet számítani az egyedi hőátbocsátási tényezőt. Ez elősegítené a termikus rendszer egy bizonyos részének módosítását a jobb teljesítmény érdekében a követelményeknek megfelelően.
Állandósult állapotban a hőátadás sebességét a T1 térfogati hőmérsékletű folyadékból a szilárd anyagba T2 térfogati hőmérsékleten egy dA növekményes területen a dQ(pont) hőátadás sebessége adja meg, azaz
dQ(pont) = U*(T2 - T1)*A
Itt a teljes hőátbocsátási tényezőt U betű jelöli.
KÉPLET AZ ÖSSZES HŐÁLLÍTÁSI ÜGYTÁTHATÓHOZ | HOGYAN TALÁLHATJUK MEG A TELJES HŐÁLLÍTÁSI EGYÜTTŐT | ÁLTALÁNOS HŐÁLLÍTÁSI EGYÜTTHATÓKÉPLET | HOGYAN KISZÁMÍTJUK A TELJES HŐÁLLÍTÁSI ÜGYTÁTSZÓT | ÁLTALÁNOS HŐÁLLÍTÁSI ÜGYTÁTHATÓ LEVEZETÉS
A teljes hőátadási együttható képletét a
Qdot = U*(T1 + T.2)*A
A fal teljes hőátbocsátási együtthatójának származtatása alább látható
Tekintsünk egy olyan kompozit falat, amely ki van téve a külső környezet hatásának T1 hőmérsékleten, és a vezetési együttható H.1. A helyiségben a környezeti hőmérséklet T2, a konvekciós együttható H2. Itt a hőátadás vezetés és konvekció segítségével történik. A fal mindkét oldala hőátadást tapasztal különböző nagyságú konvekció révén.
A falon belüli hőmérséklet változó, és T1 és T2 közötti érték, ha nincs hőforrás a falon belül. A fal vezetési együtthatóját ebben az esetben K-nak vesszük, hacsak a fal nem különböző rétegekből áll, ami a szokásos eset. A valós életben a fal különböző rétegekből áll, mint például vakolat, tégla, cement stb. Ilyen esetekben feltétlenül figyelembe kell venni a fal egyes rétegei által kínált hőállóságot.
A fenti rendszer teljes hőátbocsátási tényezője a következő:
És a hőátadás sebessége Q(pont) = UAΔT
Nyilvánvaló, hogy U nem termofizikai tulajdonság, és függ az áramlástól, a sebességtől, valamint attól az anyagtól, amelyen keresztül a hőátadás megtörténik.
ÁLTALÁNOS HŐÁLLÍTÁSI EGYÜTTŐ SZENNYEZŐDÉSÉVEL
A szennyeződés a hőcserélőkben szokásos probléma. Ez egy további réteg, amely a hőcserélő belső felületén van kialakítva. A hőcserélők felületeinek elszennyeződését számos tényező befolyásolja. A hőátadás sebessége csökken a szennyeződés miatt, ami viszont befolyásolja a hőátadás hatékonyságát.
A hőátadási hatásfok csökkenését a szennyeződési tényezőt használó számítások figyelembe veszik. Gyakran szennyeződéstényezőnek nevezik. A szennyeződési tényező a hőcserélő mindkét oldalán lévő folyadéktól függ.
A teljes hőátbocsátási tényezőt szennyeződéssel a
A fenti egyenletben
U a teljes hőátbocsátási tényezőt jelenti
h0 a hőátbocsátási tényező a héj oldalán
hi a hőátbocsátási tényező a cső oldalán
Rdo a szennyeződési tényező a héj oldalán
Rdi a szennyeződési tényező a cső oldalán
OD a cső külső átmérője
Az ID a cső belső átmérője
A0 a cső külső területe
Ai a cső belső területe
Kw a csőfal által kínált ellenállás értéke
Az egyenletből nyilvánvaló, hogy a teljes hőátbocsátási tényező értéke csökken a szennyeződési tényező egyik vagy mindkét értékének növekedésével (azaz a csőoldali vagy a héj oldali). A teljes hőátadási tényező csökkenése viszont csökkenti a hőátadás sebességét.
ÁLTALÁNOS HŐÁLLÍTÁSI EGYSÉGEK | ÁLTALÁNOS HŐÁLLÍTÁSI EGYSÉG ÁTALAKÍTÁSA | ÁLTALÁNOS HŐÁLLÍTÁSI ÜGYTÁTSZÓ ÁTVÁLTÁSA
A teljes hőátbocsátási tényező SI mértékegysége W/m2 K. Egy másik mértékegység, amelyet a teljes hőátbocsátási tényező ábrázolására használnak, a Btu/(hr.ft2 0F).
Az SI egységről az angol mértékegységre történő átváltás a következő:
1 W / m2 K = = 0.1761 Btu/(hr.ft2 0F).)
AZ ÁRAMLÁS HATÁSA AZ ÖSSZES HŐÁLLÍTÁSI HATÁSRA | ÁLTALÁNOS HŐÁLLÍTÁSI ÜGYTARTÓ VS ÁRAMLÁSI SEBESSÉG
Az áramlási sebesség hatással van a teljes hőátbocsátási tényezőre. Megjegyzendő, hogy a hőátadási tényező 10%-kal csökken, ha a tömegáram háromszorosára nő. A hőátbocsátási tényezőnek ez a becslése a Dittus-Boelter korreláción alapul.
A terület állandó tartása mellett megfigyelhető, hogy a hőátbocsátási tényező a tömegáram növelésével nő. A hőátbocsátási tényező 90%-os növekedése várható a duplájára Tömegáram. Ezzel a növekedéssel emelkedés várható nyomás esés, amely arányos a tömegárammal.
Azokban az esetekben, amikor a sebesség állandó, a nyomásesés csökken, és fordítottan arányos a tömegárammal. A nagyobb hőátbocsátási tényező által elért pozitív szempontok elvesznek a megnövekedett nyomásesés miatt, ha a területet állandóan tartják.
HŐÁLLÍTÁSI TÁBLÁZAT ÖSSZES EGYÜTTŐS
Az alábbi táblázat néhány, az iparban nagyon gyakran használt berendezés általános hőátbocsátási tényezőjét tartalmazza. A tartomány azért biztosított, mert a teljes hőátbocsátási tényező a berendezésben használt folyadéktól függ. A gázoknál a hőátbocsátási tényező értéke nagyon alacsony, a folyadékoké pedig sokkal magasabb.
| Felszerelés | U (W/m2) |
| Hőcserélő | 5-1500 |
| hűtőket | 5-1200 |
| Melegítők | 20-4000 |
| Kondenzátorok | 200-1500 |
| Léghűtéses hőcserélők | 50-600 |
ÁTLAGOS ÖSSZES HŐÁLLÍTÁSI EGYÜTTŐ
A két különböző folyadékból álló hőátadási problémáknál, amelyek két különböző hőmérsékletű víz és alkohol lehet, ilyen esetekben a két folyadék hőmérsékletének átlagát használják a hőátadási probléma megoldására, amelyet átlagos teljes hőátadásnak nevezünk. együttható.
Legyen Q a felületen átáramló hő ΔT átlagos hőmérsékletenavg, és azt a területet, amelyen keresztül a hőátadás megtörténik, A-nak vesszük. Ennek a hőáramnak az átlagos teljes hőátadási tényezője az alábbiak szerint alakul
ÁLTALÁNOS HŐÁLLÍTÁSI ÜGYTARTÓ A BELSŐ TERÜLET ALAPJÁN
Hőcserélőknél az overál hőátadás az együttható a belső területre vagy a külső területre alapozható
Ha a teljes hőátbocsátási tényezőt a belső terület alapján számítják ki, a belső konvekciós együtthatót 1/h-nak veszik.i, míg a vezetési együtthatót az interfészen 1/ln(r0/ri)/2πkL és a konvekciós együtthatót a hőcserélő külső felületén 1/h-nak veszik0.
Ezért a teljes hőátbocsátási tényezőt a belső terület alapján adjuk meg
Ha a teljes hőátbocsátási tényezőt a külső terület alapján számítják ki, a belső konvekciós együtthatót 1/h-nak veszik.i, míg a vezetési együtthatót az interfészen 1/ln(r0/ri)/2πkL és a konvekciós együtthatót a hőcserélő külső felületén 1/h-nak veszik0.
Ezért a teljes hőátbocsátási tényezőt a belső terület alapján adjuk meg
A jelentős különbség a két egyenlet között a területen van, amikor a teljes hőátbocsátási tényező a belső terület alapján történik, akkor az egyenletben a hőcserélő belső területe kerül felhasználásra. Míg ha a teljes hőátbocsátási tényező a külső felületen alapul, akkor az egyenletben a külső területet veszik figyelembe.
KÜLÖNBSÉG AZ EGYEDI ÉS AZ ÖSSZES HŐÁLLÍTÁSI EGYÜTTŐS KÖZÖTT
Amikor hő áramlik át egy kompozit anyagon, az anyag különböző rétegei által kínált hőellenállást, amely a hővezetésnek vagy a konvekciónak köszönhető, általános hőátbocsátási tényezőnek nevezzük. A teljes hőátbocsátási tényező az egyedi hőátbocsátási tényező összege. A hőellenállás analóg az áramkör elektromos ellenállásával. Itt a hőátbocsátási tényező a soros vagy párhuzamos elrendezésű anyagtól függ.
Nagyon érdekes az egyedi hőátbocsátási tényező meghatározása a teljes hőátbocsátási tényezőből. Például egy hőcserélőnél a teljes hőátbocsátási tényezőt kísérletileg meg lehet mérni, ebből az össztényezőből a hideg és meleg folyadék által kínált hőellenállás külön-külön történő kivonása a megoldandó probléma.
ÁLTALÁNOS HŐÁLLÍTÁSI EGYÜTTŐS PROBLÉMÁK
Vegyünk egy 5 cm vastag falat téglából, amelynek hővezető képessége K=20 W/m K. A fal belső felülete 25 °C-os szobahőmérsékletnek van kitéve.0C-on, miközben a külső felület 40 fokos forró légköri hőmérsékletnek van kitéve0C. Mennyi a teljes hőátbocsátási tényező a levegő 25 konvekciós tényezője mellett? W / m2K?
A fenti problémából azt a következtetést vonhatjuk le, hogy a rendszer a fal mindkét oldalán konvekciónak van kitéve, és a falon belüli hővezetésnek van kitéve. A fal hővezető képessége 20 W/mK, míg a levegő konvekciós együtthatója 25 W/m2K.
= 12.12 súly / m2K
GYAKRAN FELTETT INTERJÚKÉRDÉSEK ÉS VÁLASZOK
1. általános hőátbocsátási tényező egyenlet hőcserélő
2. teljes hőátbocsátási tényező kettős cső | duplacsöves hőcserélő teljes hőátbocsátási tényezője
1/U = Do/hi.Di + Do.ln(Do/Di)/2kt + 1/ho+ Ri.Do/Di + Ro
3. henger teljes hőátbocsátási tényezője
A henger teljes hőátbocsátási tényezőjét az alábbi képlet adja meg, amely a hőátadás vezetési és konvekciós módját egyaránt tapasztalja
4. az elpárologtató általános hőátbocsátási tényezője
| típus | U (W/m2K) |
| Természetes keringés – kívül áramlik a gőz, belül pedig nagyon viszkózus folyadék | 300-900 |
| Természetes keringés – kívül áramlik a gőz, belül pedig alacsony viszkozitású folyadék | 600-1700 |
| Kényszerkeringés – kívül áramlik a gőz, belül pedig folyadék | 900-3000 |
5. Teljes hőátbocsátási tényező héj és cső | teljes hőátbocsátási tényező a héj és a cső hőcserélőjéhez | hogyan kell kiszámítani a hőcserélő teljes hőátbocsátási tényezőjét | Hogyan kell kiszámítani egy párologtató teljes hőátbocsátási tényezőjét?
Bármely hőcserélő teljes hőátbocsátási tényezője kiszámítható az alábbi egyenlettel, az alkalmazott módszer változhat. Választható az LMTD módszer is
6. Grafit hőcserélő teljes hőátbocsátási tényezője
A grafitból grafitba öntött hőcserélők teljes hőátbocsátási tényezője körülbelül 1000 W/m2K, míg a grafit-levegő teljes hőátbocsátási tényezője 12 W/m2K
7. Alumínium teljes hőátbocsátási tényezője
Az alumínium teljes hőátbocsátási tényezője 200 W/m2K
8. Levegő-levegő hőcserélő teljes hőátbocsátási tényezője
A levegő-levegő hőátbocsátási tényező teljes hőátbocsátási tényezője 350 és 500 W/m között van.2K.
9. A hőcserélő területe a teljes hőátbocsátási tényezőből
A hőcserélő területe a teljes hőátbocsátási tényezőből számítható ki a következő képlet segítségével
10. Melyik hőcsere folyamatban lesz a legmagasabb a teljes hőátbocsátási tényező értéke?
Az általános hőátbocsátási tényező a legmagasabb a cső alakú hőcserélőknél, amelyeket párologtatásra használnak, amikor a gőz a csöveken kívül, a folyadék pedig a belsejében áramlik. Általános hőátbocsátási tényezőjük 900 és 3000 W/m között van.2K.
11. Lehet-e negatív a teljes hőátbocsátási tényező?
Azokban az esetekben, amikor a referencia-hőmérsékletet adiabatikus falhőmérsékletnek vesszük, a teljes hőátbocsátási tényező negatív lesz, ami azt jelzi, hogy a hőáram ellenkező irányú, határozott hőmérsékleti gradienssel.
12. Változik-e a teljes hőátbocsátási tényező a hőmérséklettel?
A teljes hőátbocsátási tényező a hőmérsékleti gradienstől függ; ezért a hőmérséklet változása a hőmérsékleti gradiens változását eredményezheti. Tehát igen, a teljes hőátbocsátási tényező a hőmérséklettel változik.
13. Mi a teljes hőátbocsátási tényező és annak alkalmazása?
A rendszer különböző rétegei által kínált hőellenállást általános hőátbocsátási együtthatónak nevezzük. U-tényezőként is ismert. Egy rendszer különböző rétegeinek egyedi hőátbocsátási tényezőjének kinyerésére használják.
Egy rendszer teljes hőátbocsátási tényezője mérhető, de egy rendszer egyedi hőátbocsátási tényezője nehezen meghatározható. Ilyen helyzetekben a teljes hőátbocsátási tényező és a hőátadás sebessége segít az egyéni hőátbocsátási tényező meghatározásában
14. Melyek a teljes hőátbocsátási tényezőt befolyásoló tényezők?
A teljes hőátbocsátási tényezőt befolyásoló tényezők a termofizikai tulajdonságok, mint például a folyadék sűrűsége, viszkozitása és hővezető képessége. Ezenkívül befolyásolja a geometria és a terület, amelyen keresztül a hőátadás történik. A folyadékok sebessége nagymértékben befolyásolja a teljes hőátbocsátási tényezőt. A hőcserék során az áramlás típusa is jelentős hatással van a teljes hőátbocsátási tényezőre.
15. Mennyi a teljes hőátbocsátási tényező kerek csövekben? | teljes hőátbocsátási tényező cső
A kerek csövön átáramló folyadék konvektív hőátadást tapasztal a külső és a cső külső felülete között, valamint a cső belsejében áramló folyadék és a cső belső felülete között. A cső külső felülete és belső felülete között vezetési hőátadás történik. Ezért a teljes hőátbocsátási tényező a következő:
(1/UA) teljes = (L/kA) belső + (1/hA) + (L/kA) külső
Ahol k a cső hővezető képessége, h pedig a konvektív hőátbocsátási tényező
Kattints Itt, a Thermostatic Expansion Valve legújabb olvasmányaiért.
További bejegyzésekért a Mechanicalról, kérjük kövess minket.
