Công suất truyền nhiệt Q̇
Công suất truyền nhiệt theo Q̇ = FUAΔTₗₘ.
Kỹ thuật nhiệt · Truyền nhiệt · dẫn nhiệt
Máy tính thiết bị trao đổi nhiệt LMTD — công suất, diện tích và U
Tính chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit từ bốn nhiệt độ đầu cuối, áp dụng hệ số hiệu chỉnh F rồi xác định Q̇, A hoặc U.
Ngày tạo v1.0
Tác giả: Thibaut Grzelak, Kỹ sư tính toán cơ học
02
ΔTₗₘKết quả
Diện tích truyền nhiệt A
Diện tích truyền nhiệt cần thiết hoặc đã nhập.
Hệ số truyền nhiệt tổng thể U
W/(m²·K)
Hệ số truyền nhiệt tổng thể cần thiết hoặc đã nhập.
LMTD ΔTₗₘ
K
Chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit được tính từ hai chênh lệch đầu cuối.
LMTD hiệu chỉnh FΔTₗₘ
K
LMTD nhân với hệ số hiệu chỉnh F được nhập rõ ràng.
Chênh lệch đầu cuối ΔT₁
K
Chênh lệch nhiệt độ đầu cuối thứ nhất cho kiểu dòng đã chọn.
Chênh lệch đầu cuối ΔT₂
K
Chênh lệch nhiệt độ đầu cuối thứ hai cho kiểu dòng đã chọn.
Trạng thái ổn định với nhiệt độ đầu cuối của các dòng đã biết. Dòng nóng nguội đi và dòng lạnh nóng lên; cả hai chênh lệch đầu cuối phải dương.
01Công thức và ký hiệu
Các công thức sử dụng
↔
ΔT₁ = Tₕ,in − T𝒸,out ; ΔT₂ = Tₕ,out − T𝒸,inDòng ngược chiều→→
ΔT₁ = Tₕ,in − T𝒸,in ; ΔT₂ = Tₕ,out − T𝒸,outDòng cùng chiềuΔTₗₘ
(ΔT₁ − ΔT₂) / ln(ΔT₁/ΔT₂)LMTD ΔTₗₘFΔTₗₘ
F · ΔTₗₘLMTD hiệu chỉnh FΔTₗₘQ̇
F · U · A · ΔTₗₘCông suất truyền nhiệt Q̇A
Q̇ / (F · U · ΔTₗₘ)Diện tích truyền nhiệt AU
Q̇ / (F · A · ΔTₗₘ)Hệ số truyền nhiệt tổng thể U02Giả thiết và giới hạn
Phạm vi áp dụng
- Trạng thái ổn định với nhiệt độ đầu cuối của các dòng đã biết.
- Dòng nóng nguội đi và dòng lạnh nóng lên; cả hai chênh lệch đầu cuối phải dương.
- Hệ số tổng U được coi là không đổi trên toàn bộ diện tích truyền nhiệt.
- Tổn thất ra môi trường, tích trữ năng lượng và biến thiên tính chất không được mô hình hóa.
- F là đầu vào kỹ thuật rõ ràng trong khoảng 0 đến 1; máy tính không suy ra F từ hình học nhiều pass.
- Chuyển pha, phân tích ε-NTU, lưu lượng khối, nhiệt dung và tổn thất áp suất nằm ngoài phạm vi.
03Ví dụ kiểm chứng
Trường hợp số tham chiếu
- Trường hợp tham chiếu dòng ngược chiều: Tₕ,in = 120 °C, Tₕ,out = 80 °C, T𝒸,in = 20 °C và T𝒸,out = 60 °C.
- ΔT₁ = 60 K và ΔT₂ = 60 K; giới hạn giải tích cho ΔTₗₘ = 60 K.
- Với F = 1, U = 500 W/(m²·K) và A = 10 m², Q̇ = 300 kW.
- Các chế độ nghịch đảo trả về A = 10 m² và U = 500 W/(m²·K).
04Tài liệu tham khảo
Tài liệu kỹ thuật
- Incropera et al. — Fundamentals of Heat and Mass Transfer: logarithmic mean temperature difference method.
- Kern — Process Heat Transfer: LMTD heat-exchanger sizing.
- NIST Special Publication 811 — SI units and temperature intervals.