Ei! Como fornecedor deCascado e trocador de calor, Tenho lidado com essas coisas dia após dia. Uma das perguntas mais comuns que recebo dos clientes é como selecionar o fator de correção apropriado para a diferença de temperatura média logarítmica (LMTD) em uma concha e trocador de calor. Então, pensei em compartilhar algumas idéias sobre esse tópico.
Primeiro, vamos falar sobre qual é a diferença de temperatura média logarítmica. Em um trocador de calor, a diferença de temperatura entre os fluidos quentes e frios muda ao longo do comprimento do trocador. O LMTD é uma maneira de explicar essa diferença de temperatura variável e nos dá uma diferença de temperatura representativa única que podemos usar em nossos cálculos de transferência de calor. É um parâmetro crucial porque nos ajuda a determinar quanto calor pode ser transferido entre os dois fluidos.
Agora, em um trocador ideal de calor do contador, o cálculo do LMTD é bastante direto. Mas em uma concha e trocador de calor, as coisas ficam um pouco mais complicadas. Os trocadores de casca e calor têm um padrão de fluxo mais complexo em comparação com trocadores simples de calor duplo - como oTrocador de calor de tubo duplo para purificador de águaou oTrocador de calor de tubo duplo para bomba de calor de fonte de água. O fluxo em uma concha e trocador de calor é uma combinação de fluxo cruzado e contador, o que significa que precisamos aplicar um fator de correção ao LMTD calculado para um contador de trocador de fluxo.
O fator de correção, geralmente indicado como F, é um valor entre 0 e 1. Ele é responsável pelo desvio do padrão de fluxo real no invólucro e trocador de calor do padrão de fluxo do contador ideal. Um valor de F próximo a 1 indica que o padrão de fluxo no trocador de casca e calor está próximo do fluxo contra o fluxo e a transferência de calor é eficiente. Por outro lado, um baixo valor de F significa que o padrão de fluxo está longe do contador - fluxo e a eficiência da transferência de calor é reduzida.
Então, como selecionamos o fator de correção apropriado? Bem, depende principalmente de dois parâmetros principais: a razão de temperatura (R) e a taxa de taxa de capacidade de calor (P).
A razão de temperatura é definida como a razão da mudança de temperatura do fluido frio e a mudança de temperatura do fluido quente. Matematicamente, (r = \ frac {t_ {h1} -t_ {h2}} {t_ {c2} -t_ {c1}}), onde (t_ {h1}) e (t_ {h2}) são as temperaturas de entrada e saída {(t {t_ {h2}) são as temperaturas de th1} (t {t_ {t {h2}) (t}) e (t) e (t) são as temperaturas de entrada e saída (t {t_ {h2}). Temperaturas de entrada e saída do fluido frio.
A taxa de taxa de capacidade de calor P é dada por (p = \ frac {t_ {c2} -t_ {c1}} {t_ {h1} -t_ {c1}}).
Depois de calcularmos os valores de R e P, podemos usar gráficos de fatores de correção para encontrar o valor apropriado de F. Esses gráficos estão disponíveis na maioria dos livros didáticos de transferência de calor e manuais de engenharia. Eles são plotados com r no eixo x e p no eixo y - e o fator de correção F é representado por linhas de contorno.
Por exemplo, se você tiver um trocador de calor de shell - e - tubo com uma passagem de shell e dois passes de tubo, usará um conjunto específico de gráficos de fatores de correção para esta configuração. Diferentes números de passes de concha e passes de tubo têm diferentes gráficos de fatores de correção porque os padrões de fluxo mudam com essas configurações.
Também é importante observar que, ao selecionar o fator de correção, devemos buscar um valor de F maior que 0,75. Se o f calculado for menor que 0,75, pode ser um sinal de que o design do shell e do trocador de calor não é eficiente. Nesses casos, podemos precisar considerar alterar o número de passes de concha ou passes de tubo, ou mesmo o tipo de trocador de calor por completo.
Outro fator a considerar ao selecionar o fator de correção é o fator de incrustação. A incrustação ocorre quando os depósitos se acumulam nas superfícies de transferência de calor do trocador de calor ao longo do tempo. Isso reduz a eficiência da transferência de calor e também pode afetar o padrão de fluxo. Se você espera incrustação significativa em seu aplicativo, pode ser necessário ajustar levemente o fator de correção para explicar o desempenho reduzido da transferência de calor.
Ao lidar com fluidos não newtonianos no trocador de casca e calor, as coisas ficam ainda mais complexas. Os fluidos newtonianos têm uma viscosidade que muda com a taxa de cisalhamento, o que pode afetar o padrão de fluxo e a transferência de calor. Nesses casos, podem ser necessárias técnicas de modelagem mais avançadas para determinar com precisão o fator de correção.
Em aplicações reais - mundiais, já vi muitos clientes cometerem erros ao selecionar o fator de correção. Alguns ignoram a importância de usar os gráficos corretos para sua configuração específica de shell e tubo. Outros não explicam incrustações ou as propriedades dos fluidos envolvidos. Isso pode levar a cálculos imprecisos de transferência de calor e, finalmente, a um design ineficiente do trocador de calor.
Como fornecedor de trocadores de concha e calor, eu sempre recomendo trabalhar em estreita colaboração com um engenheiro experiente ao selecionar o fator de correção. Um engenheiro pode ajudá -lo a calcular com precisão as taxas de temperatura e taxa de calor, escolher os gráficos de fatores de correção corretos e explicar todos os fatores que podem afetar a transferência de calor em sua aplicação.
Se você estiver no mercado para um trocador de casca e calor de alta qualidade ou precisar de mais orientações para selecionar o fator de correção apropriado para sua aplicação específica, não hesite em alcançar. Estamos aqui para ajudá -lo a fazer as escolhas certas e garantir que seu trocador de calor opere com eficiência. Esteja você trabalhando em um projeto de purificação de água ou em um sistema de bomba de calor de fonte de água, temos a experiência e os produtos para atender às suas necessidades.
Portanto, se você estiver interessado em discutir ainda mais seus requisitos de trocador de calor, estamos a apenas uma mensagem de distância. Vamos conversar e ver como podemos trabalhar juntos para obter o melhor desempenho do seu trocador de calor.
Referências
- Incropera, FP, & DeWitt, DP (2002). Fundamentos de transferência de calor e massa. John Wiley & Sons.
- Holman, JP (2002). Transferência de calor. McGraw - Hill.