فرمول محاسبه ظرفیت مبدل حرارتی

فرمول محاسبه ظرفیت مبدل حرارتی

ظرفیت مبدل حرارتی، که با واحد وات یا کیلووات نشان داده می‌شود، نشان دهنده توانایی مبدل در انتقال حرارت از یک سیال به سیال دیگر است.

برای محاسبه ظرفیت مبدل حرارتی از فرمول زیر استفاده می‌شود:

Q = U * A * ΔTlm

در این فرمول:

• Q: ظرفیت مبدل حرارتی (بر حسب وات یا کیلووات)
• U: ضریب انتقال حرارتی کلی (بر حسب وات بر متر مربع کلوین)
• A: سطح مبادله حرارتی (بر حسب متر مربع)
• ΔTlm: اختلاف دما میانگین لگاریتمی (بر حسب کلوین)

ضریب انتقال حرارتی کلی (U)

ضریب انتقال حرارتی کلی، نشان دهنده مقاومت حرارتی کل در برابر انتقال حرارت بین دو سیال است. این ضریب به عوامل مختلفی مانند جنس و ضخامت جداره مبدل، نوع سیال، سرعت جریان سیال، و آشفتگی جریان بستگی دارد.

سطح مبادله حرارتی (A)

سطح مبادله حرارتی، مساحت سطحی است که در آن انتقال حرارت بین دو سیال صورت می‌گیرد. این سطح در مبدل‌های حرارتی مختلف به شکل‌های مختلفی مانند لوله، صفحه، و پوسته و لوله وجود دارد.

اختلاف دما میانگین لگاریتمی (ΔTlm)

اختلاف دما میانگین لگاریتمی، اختلاف دما بین دو سیال در طول مبدل حرارتی است. محاسبه دقیق این پارامتر نیاز به انتگرال گیری دارد، اما در عمل از روش‌های تقريبی برای محاسبه آن استفاده می‌شود.

عوامل موثر بر ظرفیت مبدل حرارتی

عوامل مختلفی بر ظرفیت مبدل حرارتی تاثیر می‌گذارند، از جمله:

• ضریب انتقال حرارتی کلی: هرچه ضریب انتقال حرارتی کلی بیشتر باشد، ظرفیت مبدل حرارتی نیز بیشتر خواهد بود.
• سطح مبادله حرارتی: هرچه سطح مبادله حرارتی بیشتر باشد، ظرفیت مبدل حرارتی نیز بیشتر خواهد بود.
• اختلاف دما میانگین لگاریتمی: هرچه اختلاف دما میانگین لگاریتمی بیشتر باشد، ظرفیت مبدل حرارتی نیز بیشتر خواهد بود.
• نوع سیال: نوع سیال و خواص حرارتی آن مانند هدایت حرارتی، چگالی و ظرفیت گرمایی بر ظرفیت مبدل حرارتی تاثیر می‌گذارد.
• سرعت جریان سیال: هرچه سرعت جریان سیال بیشتر باشد، ظرفیت مبدل حرارتی نیز بیشتر خواهد بود.
• آشفتگی جریان: آشفتگی جریان باعث افزایش انتقال حرارت و در نتیجه افزایش ظرفیت مبدل حرارتی می‌شود.

انتخاب مبدل حرارتی مناسب

انتخاب مبدل حرارتی مناسب با توجه به نیاز شما و با در نظر گرفتن عوامل مختلفی مانند ظرفیت مورد نیاز، نوع سیال، شرایط عملیاتی و قیمت انجام می‌شود.

در اینجا چند نمونه از نرم افزارهای رایج برای محاسبه ظرفیت مبدل حرارتی آورده شده است:

• HTFS C-Calc
• Aspen HExS
• TEMA Software

مهمترین سوالات متداول در مورد فرمول محاسبه ظرفیت مبدل حرارتی :

1. فرمول کلی محاسبه ظرفیت مبدل حرارتی چیست؟

فرمول کلی محاسبه ظرفیت مبدل حرارتی به صورت زیر است:

Q = U * A * ΔTlm

در این فرمول:

• Q: ظرفیت مبدل حرارتی بر حسب واحد وات (W) یا کیلوکالری بر ساعت (kcal/h)
• U: ضریب انتقال حرارتی کلی بر حسب واحد وات بر متر مربع درجه سانتیگراد (W/m²°C)
• A: مساحت سطح مبادله حرارتی بر حسب واحد متر مربع (m²)
• ΔTlm: اختلاف دما میانگین لگاریتمی بر حسب واحد درجه سانتیگراد (°C)

2. ضریب انتقال حرارتی کلی (U) چیست؟

ضریب انتقال حرارتی کلی به توانایی مبدل حرارتی برای انتقال حرارت از یک سیال به سیال دیگر اشاره دارد. این ضریب به عوامل مختلفی مانند جنس لوله ها، ضخامت لوله ها، نوع سیال، سرعت جریان سیال و هندسه مبدل حرارتی بستگی دارد.

3. مساحت سطح مبادله حرارتی (A) چیست؟

مساحت سطح مبادله حرارتی به مساحتی از مبدل حرارتی اطلاق می شود که در آن انتقال حرارت بین دو سیال صورت می گیرد. این مساحت معمولاً برای مبدل های حرارتی پوسته و لوله با ضرب کردن طول لوله ها در مساحت سطح مقطع لوله ها محاسبه می شود.

4. اختلاف دما میانگین لگاریتمی (ΔTlm) چیست؟

اختلاف دما میانگین لگاریتمی به اختلاف دمای متوسط بین دو سیال در طول مبدل حرارتی اشاره دارد. محاسبه این پارامتر کمی پیچیده تر است و به روش های مختلفی مانند روش های عددی یا نمودارهای ε-NTU انجام می شود.

5. عواملی که بر ظرفیت مبدل حرارتی تاثیر می گذارند چه هستند؟

عوامل متعددی بر ظرفیت مبدل حرارتی تاثیر می گذارند که عبارتند از:

• ضریب انتقال حرارتی کلی (U): هر چه ضریب انتقال حرارتی کلی بیشتر باشد، ظرفیت مبدل حرارتی نیز بیشتر خواهد بود.
• مساحت سطح مبادله حرارتی (A): هر چه مساحت سطح مبادله حرارتی بیشتر باشد، ظرفیت مبدل حرارتی نیز بیشتر خواهد بود.
• اختلاف دما میانگین لگاریتمی (ΔTlm): هر چه اختلاف دما میانگین لگاریتمی بیشتر باشد، ظرفیت مبدل حرارتی نیز بیشتر خواهد بود.
• سرعت جریان سیال: با افزایش سرعت جریان سیال، ظرفیت مبدل حرارتی نیز افزایش می یابد.
• نوع سیال: نوع سیال و خواص حرارتی آن مانند هدایت حرارتی و ظرفیت گرمایی بر ظرفیت مبدل حرارتی تاثیر می گذارد.

6. چگونه می توان ظرفیت مبدل حرارتی مورد نیاز خود را محاسبه کنیم؟

برای محاسبه ظرفیت مبدل حرارتی مورد نیاز خود، باید از فرمول کلی ارائه شده در بالا و همچنین اطلاعات مربوط به ضریب انتقال حرارتی کلی، مساحت سطح مبادله حرارتی، اختلاف دما میانگین لگاریتمی و نوع سیال استفاده کنید.

7. نرم افزارهایی برای محاسبه ظرفیت مبدل حرارتی وجود دارند؟

بله، نرم افزارهای مختلفی برای محاسبه ظرفیت مبدل حرارتی وجود دارند که می توانند به شما در انجام این کار به طور دقیق تر و آسان تر کمک کنند.

8. در انتخاب مبدل حرارتی چه نکاتی را باید مد نظر قرار داد؟

در انتخاب مبدل حرارتی باید به موارد زیر توجه کرد:

• ظرفیت مورد نیاز: مبدل حرارتی باید ظرفیت کافی برای انتقال حرارت مورد نیاز شما را داشته باشد.
• نوع سیال: مبدل حرارتی باید با نوع سیالی که در آن استفاده می شود سازگار باشد.
• فشار و دما: مبدل حرارتی باید قادر به تحمل فشار و دمای سیال باشد.
• ابعاد و وزن: مبدل حرارتی باید از نظر ابعاد و وزن با فضای مورد نظر شما مطابقت داشته باشد.
• قیمت: قیمت مبدل حرارتی باید متناسب با بودجه شما باشد.

جهت مشاهده محصولات و لیست قیمت مبدل حرارتی کلیک نمایید.