Расчет теплообменника пластинчатого онлайн: Онлайн калькулятор расчета пластинчатого теплообменника

Это устройство имеет несколько применений: от кондиционеров в вашей комнате до автомобиля, которым вы управляете , вплоть до массивных ядерных реакторов и всего, что между ними. Поскольку они используются во многих местах, существует несколько типов и устройств, в которых инженер проектирует теплообменник. Наиболее распространенными типами теплообменников являются параллельный поток и противоточный . Читайте дальше, чтобы понять , что такое определение LMTD и как отличить LMTD для параллельного потока и противотока?

Что такое LMTD для теплообменника?

Прежде чем перейти к журналу средней разности температур или LMTD, давайте посмотрим на процесс теплопередачи в теплообменнике. В этом устройстве имеется два типа жидкости: одна из них является горячей, а другая — более холодной .

Рассмотрим простой концентрический трубчатый теплообменник, в котором горячая жидкость движется по внутренней трубе, а холодная жидкость — по внешней трубе , как показано на рисунке ниже.

На основе этой схемы обе жидкости могут двигаться либо в одном направлении, либо в разных направлениях , отсюда и названия — прямоточные и противоточные теплообменники. Несмотря на компоновку, температура горячей жидкости будет снижаться, а температура холодной жидкости повышаться. Тем не менее, разница температур варьируется в зависимости от расположения.

Параллельный поток – Противоток
В некоторых книгах и справочниках используются термины прямоточный и противоточный вместо параллельного и противоточного соответственно.

Определение LMTD: Термин LMTD означает “ средняя логарифмическая разность температур “, которая является средней логарифмической разностью между температурами на входе и выходе для горячих и холодных жидкостей. С помощью нашего калькулятора натурального логарифма вы можете узнать, **почему логарифмы””! Теперь давайте рассмотрим взгляните на метод LMTD.Формула логарифмической средней разности температур:

ln{\frac{\Delta T_1}{\Delta T_2}}}ΔTlm​=lnΔT2​ΔT1​​ΔT1​−ΔT2​​

где:

• ΔT1\Delta T_1ΔT1​ и ΔT2\Delta T_2ΔT2​ – Разность температур жидкостей на входе и выходе теплообменника; и
• ΔTlm\Delta T_{\mathrm{lm}} ΔTlm​ – среднелогарифмическая разность температур.

Но почему вместо среднего арифметического (которого мы помогаем найти с помощью нашего калькулятора среднего) используется LMTD? — Этот метод основан на отслеживании изменения температуры жидкостей по длине теплообменника. это 9Температурный профиль 0156 следует экспоненциальной кривой , т. е. он уменьшается или увеличивается по экспоненте). Кроме того, среднее арифметическое привело бы к завышенной оценке теплопередачи . Эта ошибка увеличивается, когда разница между ΔT1\Delta T_1ΔT1​ и ΔT2\Delta T_2ΔT2​ велика.

Точно так же метод эффективности-NTU также используется для проектирования и оценки теплообменников. Этот вариант предпочтительнее, когда температура жидкости на выходе неизвестна , так как в этих случаях LMTD требует итеративного решения.

Формула для LMTD – противоток и параллельный поток

Изменение формулы LMTD для этих двух типов потока зависит от входа и выхода . Формула для разности температур слагаемых ΔT1\Delta T_1ΔT1​ и ΔT2\Delta T_2ΔT2​ меняется в зависимости от расхода . Однако принято считать разницу температур слева и справа соответственно.

LMTD для параллельного потока: Поскольку направление потока обеих жидкостей одинаковое , формула

=Thi​−Tci​

ΔT2=Tho−Tco\quad \Delta T_2 = T_{\mathrm{ho}} – T_{\mathrm{co}} ΔT2​=Tho​-Tco​

где:

• ThiT_{\mathrm{hi}}Thi​ – температура горячей жидкости на входе ;
• ThoT _{\mathrm{ho}}Tho​ – температура горячей жидкости на выходе ;
• TciT_{\mathrm{ci}}Tci​ – температура холодной жидкости на входе в ; и
• TcoT _{\mathrm{co}}Tco​ – температура холодной жидкости на выходе .

LMTD для противотока: Здесь направление потока обеих жидкостей отличается . В этом случае вход горячей жидкости и выход холодной жидкости находятся на одной стороне (слева) теплообменника. Следовательно, формула:

ΔT1=Thi−Tco\quad \Delta T_1 = T_{\mathrm{hi}} – T_{\mathrm{co}} ΔT1=Thi−Tco​

ΔT2=Tho−Tci\quad \Delta T_2 = T_{\mathrm{ho}} – T_{\mathrm{ci}} ΔT2​=Tho−Tci​

Вы можете использовать приведенные выше уравнения в логарифмическом среднем формула разности температур для получения значения для соответствующего устройства потока.

Противоток по сравнению с параллельным потоком
Предполагая одинаковый набор температур на входе и выходе, значение LMTD для противотока будет на больше , чем для параллельного . Следовательно, у него будет на 90 156 меньшая площадь поверхности для той же величины теплопередачи.

Поправочный коэффициент LMTD

Помимо прямоточных и противоточных теплообменников, существуют гораздо более сложные варианты, в которых жидкости проходят многократно, т. е. многоходовые , или текут перпендикулярно друг другу, т. поперечный поток . Схему кожухотрубчатого теплообменника можно увидеть ниже вместе с различными типами теплообменников.

Для расчета LMTD для указанных конфигураций в приведенное ниже уравнение вводится термин, называемый поправочным коэффициентом , FFF:

Delta T_{\mathrm{lm,\ CF}}ΔTLMTD​=F ΔTlm, CF​

где:

• ΔTLMTD\Delta T_{\mathrm{LMTD}}ΔTLMTD​ – значение LMTD для поперечного потока или оболочки и трубчатые теплообменники; и
• ΔTlm, CF\Delta T_{\mathrm{lm,\ CF}} ΔTlm, CF​ – значение LMTD для противоточной схемы .

Таким образом, шаги в случае этих усовершенствованных теплообменников:

• Рассчитать LMTD с учетом схемы противотока ; и
• Применить поправочный коэффициент .

Вы можете получить поправочный коэффициент из диаграмм на основе двух параметров, PPP и RRR . Так, что:

P=Ts2−Ts1Tc1−Ts1\quad P = \frac{T_{\mathrm{s2}} – T_{\mathrm{s1}}}{T_{\mathrm{c1}} – T_{\ матрм{s1}}}P=Tc1​-Ts1​Ts2​-Ts1​​

R = Tc1 − Tc2Ts2 − Ts1 \ quad R = \ frac {T _ {\ mathrm {c1}} – T _ {\ mathrm {c2}}} {T _ {\ mathrm {s2}} – T _ {\ mathrm {s1 }}}R=Ts2​−Ts1​Tc1​−Tc2​​

где:

• Ts1T_{\mathrm{s1}}Ts1​ и Ts2T_{\mathrm{s2}}Ts2​ – Температура на входе и выходе для межтрубного пространства теплообменника; и
• Tc1T_{\mathrm{c1}}Tc1​ и Tc2T_{\mathrm{c2}}Tc2​ – Температура на входе и выходе для трубной стороны теплообменника.

Значения PPP и RRR используются вместе с конфигурацией теплообменников, например, жидкость через кожух проходит один раз, а жидкость в трубе – 2 раза. Тогда вам следует обратитесь к диаграмме для вышеуказанной компоновки и используйте значения PPP и RRR для получения поправочного коэффициента . Некоторые графики можно увидеть ниже.

Здесь вы можете найти таблицу поправочных коэффициентов для двух других конфигураций, т. е. однопроходного поперечного потока с несмешанными жидкостями и двухпроходного кожуха и кратного 4 прохода трубы .

Как рассчитать LMTD

Для расчета LMTD:

1. Для начала выберите тип теплообменников из списка.

2. Введите температуры на входе и выходе для горячей жидкости .

3. Введите температуры на входе и выходе для холодной жидкости .

4. Калькулятор будет использовать формулу LMTD для возврата разницы температур.

   В случае конструкции теплообменника с поперечным потоком или кожухотрубного теплообменника выполните следующие шаги в дополнение к указанным выше:

5. Введите температуры на входе и на выходе для межтрубного пространства теплообменника.

6. Заполните значения температуры на входе и на выходе для трубной стороны теплообменника.

7. Калькулятор LMTD вернет постоянные значения PPP и RRR, которые можно использовать для определения поправочного коэффициента для желаемой конфигурации.

8. Введите поправочный коэффициент .

9. Калькулятор вернет скорректированное значение LMTD для выбранного типа теплообменника.

Пример: Использование калькулятора LMTD

Определите среднелогарифмическую разность температур для конструкции кожухотрубного теплообменника со следующими температурами.

• Температура на входе горячих и холодных жидкостей 80°C80\ \mathrm{\°C}80°C и 20°C20\ \mathrm{\°C}20°C соответственно.
• Температуры на выходе горячих и холодных жидкостей равны 40 °C40\ \mathrm{\°C}40 °C и 50 °C50\ \mathrm{\°C}50 °C соответственно. Примем количество проходов кожуха и трубы равным 222 и 444 соответственно.

Здесь мы сначала получим среднелогарифмическую разность температур для противоточного теплообменника , а затем применим соответствующий поправочный коэффициент .
Для расчета LMTD:

1. Выберите тип теплообменников из списка как Shell and tube/Crossflow.
2. Введите температуры на входе и выходе для горячей жидкости как 80 °C80\ \mathrm{\°C}80 °C и 40 °C40\ \mathrm{\°C}40 °C.
3. Введите температуры на входе и на выходе для холодной жидкости как 20 °C20\ \mathrm{\градус C}20 °C и 50 °C50\ \mathrm{\градус C}50 °C.
4. Разность температур получена и используется в методе LMTD:

ΔT1=Thi-Tco=80-50=30 °CΔT2=Tho-Tci=40-20=20 °C \qquad \начать{выравнивать*} \Дельта T_1 &= T _ {\ mathrm {привет}} – T _ {\ mathrm {co}} \\ &= 80 – 50 = 30 \ \степень\текст{C} \\ \\ \Дельта T_2 &= T _ {\ mathrm {ho}} – T _ {\ mathrm {ci}} \\ &= 40 – 20 = 20 \ \степень\текст{С} \\ \\ \Delta T _{\mathrm{lm}} &= \frac{\Delta T_1 – \Delta T_2}{\ln{\frac{\Delta T_1}{\Delta T_2}}} \\ &= \frac{30 – 20}{\ln{\frac{30}{20}}} = 24,663 \\градус\текст{C} \end{align*}ΔT1​ΔT2​ΔTlm​=Thi​−Tco​=80−50=30°C=Tho−Tci​=40−20=20°C=lnΔT2​ΔT1​​ΔT1​− ΔT2​=ln2030​30−20​=24,663 °C​

5. Введите температуры на входе и на выходе для межтрубного пространства теплообменника как 20 °C20\ \mathrm{\°C}20 °C и 50 °C50\ \mathrm{\°C}50 ° С.
6. Введите температуры на входе и выходе для трубной стороны теплообменника как 80 °C80\ \mathrm{\°C}80 °C и 40 °C40\ \mathrm{\°C}40 °C .
7. Значения PPP и RRR:

P=Ts2-Ts1Tc1-Ts1=40-8020-80=0,6667\размер сценария\qquad \начать{выравнивать*} P &= \ frac {T _ {\ mathrm {s2}} – T _ {\ mathrm {s1}}} {T _ {\ mathrm {c1}} – T _ {\ mathrm {s1}}} \\ \\ &= \frac{40 – 80}{20 – 80} = 0,6667 \end{align*}P​=Tc1​-Ts1​Ts2​-Ts1​=20-8040-80​=0.6667​

R=Tc1-Tc2Ts2-Ts1=20-5040-80=0,75\размер сценария\qquad \начать{выравнивать*} R &= \ frac {T _ {\ mathrm {c1}} – T _ {\ mathrm {c2}}} {T _ {\ mathrm {s2}} – T _ {\ mathrm {s1}}} = \ frac {20 – 50 {40 – 80} = 0,75 \end{align*}R​=Ts2​-Ts1​Tc1​-Tc2​=40−8020−50​=0,75​

8. Используя значения PPP и RRR, значение поправочного коэффициента равно получено из графика как 0,910,910,91.
9. Скорректированная среднелогарифмическая разность температур для теплообменника:

Кроме того, вы также можете ввести в калькулятор среднелогарифмическую разницу температур и некоторые значения температуры на входе или выходе, чтобы найти остальные параметры теплообменника.

Наш калориметрический калькулятор поможет вам решить практические задачи термодинамики! И не бойтесь просить джоулев нагрев или нелогичную теплоемкость: в Omni у нас даже есть калькулятор теплоемкости!

Часто задаваемые вопросы

Что такое среднелогарифмическая разность температур?

Среднелогарифмическая разность температур определяется как среднее логарифмическое разности температур на входе и выходе теплообменника.

Почему используется LMTD?

LMTD используется, потому что температурный профиль для изменения температуры по длине теплообменника увеличивается или уменьшается экспоненциально .

Как рассчитать LMTD?

Для расчета LMTD:

1. Найти разность температур на левой стороне теплообменника, ΔT ₁ .

2. Получите разность температур на правой стороне теплообменника, ΔT ₂ .

3. Вычтите разность температур , ΔT ₂ из ΔT ₁ .

4. Полученное разделить на натуральный журнал отношения разницы температур. Математически это:

   ΔT _лм = (ΔT ₁ – ΔT ₂ )/(ln (ΔT ₁ / ΔT ₂ ))

Как найти поправочный коэффициент LMTD?

Для получения поправочного коэффициента:

1. Найдите значение параметров диаграммы, P и R.
2. Используйте таблицу согласно описанию теплообменников , скажем, два прохода снаряда и четыре трубы.
3. Найдите значения P и R на диаграмме, чтобы найти поправочный коэффициент .

Как найти LMTD для противотока?

Для расчета LMTD:

1. Найдите разность между температурой входа горячей жидкости и температурой выхода температуры холодной жидкости , ΔT ₁ .