傳熱經(jīng)濟學

在中央空調維修傳熱系統(tǒng)的設計中，建立該系統(tǒng)的資金成本必須與持續(xù)的運行和維護成本相權衡。一般來說，較高的資本成本(更多的交換表面、不同尋常的冶金、更有效的填料塔等。)導致較低的運行和維護成本，而較低的投資成本可能導致較高的運行成本(泵和風扇馬力、所需維護等)。).)。必須考慮的一個重要運行成本是防止工藝或水邊腐蝕、沉積物和水垢以及微生物污染所需的化學處理。這些問題將對熱傳遞產(chǎn)生不利影響，并可能導致設備故障。

以下總結了熱交換器設計中涉及的復雜考慮因素，許多文本可用于提供更多細節(jié)。在傳熱系統(tǒng)中，當兩種非等溫流體接近平衡時，熱量交換，較高的溫差導致更快的傳熱。

然而，溫度只是動態(tài)系統(tǒng)中熱交換器設計的眾多因素之一。其他考慮因素包括發(fā)生熱傳遞的區(qū)域、所涉及的流體特性、流體速度和交換器的冶金特性。

中央空調維修過程的熱負荷、過程溫度和可用冷卻水供應溫度通常在設計初期就已規(guī)定。換熱器的尺寸是根據(jù)工藝和水流速度、殼體類型、管道布置、擋板、冶金和流體結垢趨勢等重要參數(shù)計算的。

熱交換器設計中的因素與熱傳導方程有關:

Q=UADTm，其中q =傳熱速率(Btu/hr)

U=傳熱系數(shù)(Btu/hr/ft2F)

A=傳熱表面積(平方英尺)

DTm=對數(shù)平均溫差

流體之間的熱傳遞速率q(華氏度)由以下公式確定:

Q=WCDT+WDH，其中W=流體流量(磅/小時)

C=流體比熱(btu/lb/f)

DT=流體的溫度變化(華氏度)

DH=汽化潛熱(Btu/lb)

如果流體不改變狀態(tài)，則方程變?yōu)镼=WCDT。

傳熱系數(shù)u代表換熱器的傳熱。u值越高，熱量越容易從一種流體傳遞到另一種流體。熱傳導是電阻r對熱流的倒數(shù)。

熱流的總阻力是幾個獨立阻力的總和。數(shù)學表達如下:

Rt=r1+r2+r3+r4+r5，其中rt =總熱流阻r1=處理側薄膜的熱流阻

R2=工藝側污垢的熱流阻力(如果有)

R3=交換器管壁的熱流阻力

R4=水側污垢的熱流阻力(如果有)

R5=水側膜的熱流阻

處理側膜和冷卻水膜的熱流阻取決于設備幾何形狀、流速、粘度、比熱和導熱系數(shù)。中央空調維修過程中，速度對管內水傳熱的影響取決于污垢層、流體和產(chǎn)生污垢層的流體中污染物的特性。污垢引起的熱流阻力變化很大，換熱器設計通常容納少量污垢。然而，如果結垢不能保持在最小，傳熱阻力將增加，U系數(shù)將降低到換熱器不能完全控制過程溫度的程度。即使沒有做到這一點，轉移過程也是低效的，可能會造成浪費。

管道的傳熱阻力只取決于結構材料，不隨時間變化。管壁的腐蝕或腐蝕減薄可能阻力較小，但這不是主要變化。

對數(shù)平均溫差(DTm)是一個數(shù)學表達式，它求解換熱器各點兩種流體之間的溫差。對于真正的逆流或順流:

當流體狀態(tài)不變時，逆流換熱器比平行流換熱器傳熱更有效。因此，大多數(shù)冷卻器以逆流或改變逆流速率的方式運行。對于不是真正逆流的交換器配置，可以修正計算的DTm公式。

監(jiān)視

傳熱方程可用于監(jiān)控傳熱設備的狀態(tài)或處理程序的效率。中央空調維修管阻力恒定；系統(tǒng)幾何不變。如果過程側和冷卻水側的流速保持恒定，膜阻力也將保持不變。U系數(shù)測量值的變化可用于估算結垢量。如果u系數(shù)不變，則在極限側不會發(fā)生縮放。當交換器違反規(guī)則時，u系數(shù)降低。因此，在手術過程中比較u值可以提供關于清潔需求的有用信息，并可用于監(jiān)測治療方案的有效性。

清潔因子或污垢因子的使用也有助于將熱交換器的狀態(tài)與使用期間的設計條件進行比較。清潔系數(shù)(Cf)通過以下百分比獲得:

標度或標度因子(Rf)引起的阻力是使用過程中初始總傳熱系數(shù)(Ui)與總傳熱系數(shù)(Uf)之間的關系，表示如下:

根據(jù)工藝流體和冷卻水的預期條件，換熱器通常采用0.001至0.002的比例系數(shù)進行設計。

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