كفاءة المبادل الحراري: ماذا ، الصيغة ، كيفية حساب كفاءة مختلفة لمبادل حراري ، أسئلة وأجوبة


سيتم تلخيص مفهوم "كفاءة المبادل الحراري" مع كفاءة المبادل الحراري ذات الصلة بعدة حقائق. اعتمادًا على أداء النظام المثالي ، سيتم تحديد كفاءة المبادل الحراري.

يمكن تفسير مصطلح كفاءة المبادل الحراري على أنه العلاقة بين كمية الحرارة التي يتم نقلها في الجسم مبادل حراري إلى كمية الحرارة التي يتم نقلها في المبادل الحراري المثالي. بمساعدة كفاءة المبادل الحراري يمكننا تحليل وتصميم المبادل الحراري.

ما هي كفاءة المبادل الحراري؟

تحدث عملية المبادل الحراري بين سائلين يحتويان على درجات حرارة مختلفة ويمكن تصنيف السوائل بواسطة أي جدار صلب أو يمكن لمس السوائل ببعضها البعض.

يشرح مصطلح كفاءة المبادل الحراري ، النسبة بين كمية نقل الحرارة من خلال المبادل الحراري وهي النسبة الفعلية التي يعمل المرء كمدخل للنظام وكمية نقل الحرارة من خلال المبادل الحراري الذي هو العملي الذي يعمل خارج النظام.

يمكن كتابة مصطلح كفاءة المبادل الحراري ،

η = سعمل/Qالمثالي

أين،

η = كفاءة المبادل الحراري

Qعمل = كمية الحرارة المنقولة في المبادل الحراري المادي

Qالمثالي = كمية الحرارة المنقولة في المبادل الحراري المثالي

صيغة كفاءة المبادل الحراري:

يوفر صيغة كفاءة المبادل الحراري يرد أدناه ،

Q̇ = UA ΔT

أين،

Q̇ = كمية الحرارة المتدفقة عبر المبادلات الحرارية ووحدتها وات

U = معامل انتقال الحرارة ووحدته وات لكل متر مربع درجة مئوية

أ = المنطقة التي تكون فيها الحرارة طافية ووحدتها متر مربع

ΔT = فرق درجة الحرارة ووحدتها هي كلفن.

كفاءة المبادل الحراري
صورة - منظر جزئي لمدخل الغطاء والمبادل الحراري الأنبوبي لمبرد قائم على مادة التبريد لتوفير تكييف الهواء للمبنى ؛
حقوق الصورة - ويكيبيديا

كيف تحسب كفاءة المبادل الحراري؟

بالنسبة لنظام مبادل حراري يمكن حساب الكفاءة من خلال مقارنة عوامل الأداء الفعلي بالأداء العملي.

مبادل حراري الكفاءة = المخرجات / المخرجات الفعلية للنظام العملي… .eqn (1)

ولكن في حالة عدم توفر المبادل الحراري العملي لهذه الحالة ، لا ينطبق eqn (1). في هذه الحالة ، يمكننا استخدام ناتج معامل نقل الحرارة ومساحة السطح من حيث تتدفق الحرارة والتي يتم التعبير عنها كـ UA للتعبير عن أفضل معدل لنقل الحرارة يمكن الحصول عليه بسهولة من خلال حالة العملية المحددة ΔT. إذن ، المعادلة التي استخدمناها في هذه الحالة معطاة أدناه ،

س = UA (قدمLM)… .eqn (2)

أين،

س = كمية الحرارة المتدفقة عبر المبادلات الحرارية ووحدتها وات

U = معامل انتقال الحرارة ووحدته وات لكل متر مربع درجة مئوية

أ = المنطقة التي تكون فيها الحرارة طافية ووحدتها متر مربع

قدمLM = سجل متوسط ​​فرق درجة الحرارة ووحدته هي كلفن

يتم تطبيق نهج LMTD عند إعطاء درجة حرارة الإدخال والإخراج ولكن حجم المبادل الحراري غير محدد. النهج البديل ل LMTD طريقة الفعالية الحرارية يتم تطبيقه وهو حساب كمية نقل الحرارة العالمية العملية وداخل كمية نقل الحرارة للمبادل الحراري. يتم إعطاء التعبير أدناه ،

ه = س / سالأعلى ...eqn (3)

كفاءة المبادل الحراري النموذجية:

مصطلح نموذجي مبادل حراري تشرح الكفاءة أن العلاقة بين كمية الحرارة التي يتم نقلها في المبادل الحراري المادي إلى كمية الحرارة التي يتم نقلها في المبادل الحراري المثالي تعطي معدل التدفق بالقرب من حوالي 90 بالمائة.

تكون قيمة كفاءة المبادل الحراري النموذجية أكثر من المبادل الحراري للقذيفة والأنبوب واللولب والغلاية والأنبوب.

كيفية تحسين كفاءة المبادل الحراري؟

فيما يلي تحسين كفاءة المبادل الحراري ،

  1. التنظيف عبر الإنترنت
  2. غير منشور
  3. التنظيف الدوري
  4. الحفاظ على مبادل حراري
  5. تنظيف PHE يدويًا

التنظيف عبر الإنترنت: -

يساعد التنظيف عبر الإنترنت على منع التقشر والقاذورات دون مقاطعة تشغيل المبادل الحراري أو دون إيقاف تشغيل المبادل الحراري. التنظيف عبر الإنترنت بما في ذلك نظام نوع السلة والفرشاة والكرة. يعالج التنظيف عبر الإنترنت ترتيب الاقتران الكيميائي والنهج المستقل.

غير متصل على الانترنت:-

التنظيف في وضع عدم الاتصال اسم آخر هو Pigging. التنظيف في وضع عدم الاتصال مفيد جدًا لتحسين كفاءة المبادل الحراري. في هذه العملية ، تبدو المعدات المستخدمة مثل رصاصة يتم وضعها في كل أنبوب من أنبوب مبادل حراري ويدفع لأسفل مع ضغط هواء مرتفع. التنظيف الكيميائي ، الوخز المائي والتفجير المائي هي طرق شائعة لاستخدام التنظيف في وضع عدم الاتصال.

التنظيف الدوري: -

أكثر الطرق فائدة لتنظيف الأوساخ والحطام من المبادل الحراري هي التنظيف الدوري. بعد فترة زمنية معينة ، تتجمع الكثير من الأوساخ غير المرغوب فيها في النظام مما يقلل من كفاءة العمل ، وبالتالي فإن التنظيف الدوري بعد فترة زمنية أمر ضروري للغاية.

الحفاظ على مبادل حراري: -

لتعزيز كفاءة المبادل الحراري ، فإن الصيانة الدورية مهمة للغاية. يساعد الحفاظ على المبادل الحراري على منع انسداد النظام وتسربه وتلوثه.

تنظيف PHE يدويًا: -

التنظيف اليدوي مهم لاتباع تعليمات الشركة المصنعة. عندما يتم تثبيت PHE عندما يفضل تنظيف ألواح النظام دون عزلها عن إطار النظام.

كيف تحسب كفاءة المبادل الحراري للوحة؟

بالنسبة لنظام المبادل الحراري ، يمكن حساب الكفاءة من خلال مقارنة عوامل الأداء الفعلي بالأداء العملي.

كفاءة المبادل الحراري = المخرجات / المخرجات الفعلية للنظام العملي… .eqn (1)

ولكن في حالة عدم توفر المبادل الحراري العملي لهذه الحالة ، لا ينطبق eqn (1). في هذه الحالة ، يمكننا استخدام ناتج معامل نقل الحرارة ومساحة السطح من حيث تتدفق الحرارة والتي يتم التعبير عنها كـ UA للتعبير عن أفضل معدل لنقل الحرارة يمكن الحصول عليه بسهولة من خلال حالة العملية المحددة ΔT. إذن ، المعادلة التي استخدمناها في هذه الحالة معطاة أدناه ،

س = UA (قدمLM)… .eqn (2)

أين،

س = كمية الحرارة المتدفقة عبر المبادلات الحرارية ووحدتها وات

U = معامل انتقال الحرارة ووحدته وات لكل متر مربع درجة مئوية

أ = المنطقة التي تكون فيها الحرارة طافية ووحدتها متر مربع

قدمLM = سجل متوسط ​​فرق درجة الحرارة ووحدته هي كلفن

يتم تطبيق نهج LMTD عند إعطاء درجة حرارة الإدخال والإخراج ولكن حجم المبادل الحراري غير محدد. النهج البديل لـ LMTD طريقة الفعالية الحرارية يتم تطبيقه وهو حساب كمية نقل الحرارة العالمية العملية وداخل كمية نقل الحرارة للمبادل الحراري. يتم إعطاء التعبير أدناه ،

ه = س / سماكس ... eqn (3)

كيفية تحسين كفاءة المبادل الحراري للوحة؟

طريقة تحسين كفاءة المبادل الحراري للوحة مذكورة أدناه ،

  1. تقليل سمك اللوحة
  2. يجب اختيار اللوحة
  3. تقليل المقاومة الحرارية

تقليل سماكة الصفيحة: -

لا يعتمد تصميم سماكة اللوحة على مقاومة التآكل. سمك تصميم اللوحة يعتمد على قدرة تحمل الضغط. يمكن زيادة سماكة لوحة المبادل الحراري من خلال قدرة تحمل الضغط.

يجب اختيار اللوحة: -

يلعب اختيار لوحة المبادل الحراري دورًا كبيرًا. يتم اختيار المواد ذات الموصلية الحرارية مثل سبائك النحاس والفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم. تبلغ الموصلية الحرارية للفولاذ المقاوم للصدأ حوالي 14.4 واط لكل متر كلفن.

إنقاص المقاومة الحرارية: -

المقاومة الحرارية للمبادل الحراري لطبقة القاذورات يتم تقليلها فقط بسبب تجنب التحجيم من اللوحة. تكون سماكة القاذورات عند حوالي 1 مم في ذلك الوقت تنخفض كمية معامل نقل الحرارة بحوالي 10 بالمائة. لهذا السبب من المهم التحكم في كمية الماء في كلا الجزأين من المبادل الحراري.

صورة - مبادل حراري ذو لوحة قابلة للتبديل يتم تطبيقه مباشرة على نظام حمام السباحة ؛
حقوق الصورة - ويكيبيديا

كيف تحسب كفاءة المبادل الحراري للقذيفة والأنبوب؟

بالنسبة لنظام المبادل الحراري ، يمكن حساب الكفاءة من خلال مقارنة عوامل الأداء الفعلي بالأداء العملي.

كفاءة المبادل الحراري = المخرجات / المخرجات الفعلية للنظام العملي… .eqn (1)

ولكن في حالة عدم توفر المبادل الحراري العملي لهذه الحالة ، لا ينطبق eqn (1).

إذن ، المعادلة التي استخدمناها في هذه الحالة معطاة أدناه ،

س = UA (قدمLM)… .eqn (2)

أين،

س = كمية الحرارة المتدفقة عبر المبادلات الحرارية ووحدتها وات

U = معامل انتقال الحرارة ووحدته وات لكل متر مربع درجة مئوية

أ = المنطقة التي تكون فيها الحرارة طافية ووحدتها متر مربع

قدمLM = سجل متوسط ​​فرق درجة الحرارة ووحدته هي كلفن

يتم تطبيق نهج LMTD عند إعطاء درجة حرارة الإدخال والإخراج ولكن حجم المبادل الحراري غير محدد. النهج البديل لـ LMTD طريقة الفعالية الحرارية يتم تطبيقه وهو حساب كمية نقل الحرارة العالمية العملية وداخل كمية نقل الحرارة للمبادل الحراري. يتم إعطاء التعبير أدناه ،

ه = س / سماكس ... eqn (3)

كيفية زيادة كفاءة المبادل الحراري للقذيفة والأنبوب؟

عملية زيادة كفاءة المبادل الحراري للقذيفة والأنبوب مذكورة أدناه ،

  1. التنظيف عبر الإنترنت
  2. غير منشور
  3. التنظيف الدوري
  4. تقليل سمك اللوحة
  5. يجب اختيار اللوحة
  6. تقليل المقاومة الحرارية
  7. الحفاظ على مبادل حراري
  8. تنظيف PHE يدويًا

كفاءة المبادل الحراري مقابل الفعالية:

نناقش الفرق الرئيسي بين كفاءة وفعالية المبادل الحراري أدناه ،

معاملكفاءة المبادل الحراريفعالية المبادل الحراري
تعريفكفاءة المبادل الحراري هي الجودة أو الحالة المناسبة في الأداء.فعالية المبادل الحراري هي الدرجة التي تحدد قصة نجاح شيء ما يؤدي إلى النتيجة المرجوة.
تركزتركز كفاءة المبادل الحراري على الموارد والعملية.تركز فعالية المبادل الحراري على هدف النتيجة.
تفكيريتم تطبيق كفاءة المبادل الحراري فقط في الحالة الحالية.يتم تطبيق فعالية المبادل الحراري على المدى الطويل.
المعتقداتللقيام بالأشياء بشكل صحيح في العملية.لتصحيح الأشياء في العملية.

كفاءة المبادل الحراري مقابل معدل التدفق:

نناقش الفرق الرئيسي بين كفاءة المبادل الحراري ومعدل التدفق أدناه ،

معاملكفاءة المبادل الحراريمعدل المد و الجزر
تعريفالعلاقة بين كمية الحرارة التي تنتقل في المبادل الحراري المادي إلى كمية الحرارة التي تنتقل في المبادل الحراري المثاليالسائل هو التدفق في حجم زمني معين لكل معدل الوقت.
المعادلةQ̇ = UAΔTس = فا

مزايا كفاءة المبادل الحراري للموقد:

مزايا كفاءة المبادل الحراري الموقد مذكورة أدناه ،

  • لا ينتج دخان
  • طاقة فعالة
  • اقتصادي
  • الصيانة منخفضة
  • عمر طويل
  • التوفر

كفاءة مبادل حرارة الماء إلى الماء:

يمكن تفسير كفاءة المبادل الحراري للماء إلى الماء على أنه نوع جهاز المبادل الحراري الذي يحمل التبريد السائل والذي يعد عملية مناسبة لتقليل الحرارة من العديد من تصنيفات الطرق الصناعية.

كفاءة مبادل حراري هواء إلى هواء:

في وحدة المبادل الحراري من الهواء إلى الهواء ، يعمل الهواء لفترة طويلة على زيادة جهاز المبادل الحراري. كمية حرارة الاسترداد حوالي 80 بالمائة. تكون وحدات المبادل الحراري من الهواء إلى الهواء طويلة ومستطيلة وضحلة.

ما الذي يؤثر على كفاءة المبادل الحراري؟

يكون تأثير كفاءة المبادل الحراري مع زيادة نسبة السعة للمبادل الحراري للتدفق العكسي هو أيضًا زيادة ومع زيادة نسبة السعة لمبادل التدفق الحراري يكون أيضًا انخفاض.

ما هو الحد الأقصى من الكفاءة لمبادل حراري التدفق المتوازي؟

بغض النظر عن حجم المبادل أو مدى ارتفاع تدفق الفائض عند معامل النقل ، فإن الحد الأقصى لكفاءة المبادل الحراري للتدفق المتوازي هو 5٪.

إندراني بانيرجي

مرحباً .. أنا إندراني بانيرجي. أكملت درجة البكالوريوس في الهندسة الميكانيكية. أنا شخص متحمس وأنا شخص إيجابي حول كل جانب من جوانب الحياة. أحب قراءة الكتب والاستماع إلى الموسيقى. دعنا نتواصل من خلال LinkedIn-https: //www.linkedin.com/in/indrani-banerjee-2487b4214

آخر المقالات