傳熱經(jīng)濟(jì)學(xué)

在中央空調(diào)維修傳熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，建立該系統(tǒng)的資金成本必須與持續(xù)的運(yùn)行和維護(hù)成本相權(quán)衡。一般來(lái)說(shuō)，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(dǎo)致較低的運(yùn)行和維護(hù)成本，而較低的投資成本可能導(dǎo)致較高的運(yùn)行成本(泵和風(fēng)扇馬力、所需維護(hù)等)。).)。必須考慮的一個(gè)重要運(yùn)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(xué)處理。這些問(wèn)題將對(duì)熱傳遞產(chǎn)生不利影響，并可能導(dǎo)致設(shè)備故障。

以下總結(jié)了熱交換器設(shè)計(jì)中涉及的復(fù)雜考慮因素，許多文本可用于提供更多細(xì)節(jié)。在傳熱系統(tǒng)中，當(dāng)兩種非等溫流體接近平衡時(shí)，熱量交換，較高的溫差導(dǎo)致更快的傳熱。

然而，溫度只是動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中熱交換器設(shè)計(jì)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(diào)維修過(guò)程的熱負(fù)荷、過(guò)程溫度和可用冷卻水供應(yīng)溫度通常在設(shè)計(jì)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(jié)垢趨勢(shì)等重要參數(shù)計(jì)算的。

熱交換器設(shè)計(jì)中的因素與熱傳導(dǎo)方程有關(guān):

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(duì)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(shí))

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?yè)Q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(dǎo)是電阻r對(duì)熱流的倒數(shù)。

熱流的總阻力是幾個(gè)獨(dú)立阻力的總和。數(shù)學(xué)表達(dá)如下:

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

R2=工藝側(cè)污垢的熱流阻力(如果有)

R3=交換器管壁的熱流阻力

R4=水側(cè)污垢的熱流阻力(如果有)

R5=水側(cè)膜的熱流阻

處理側(cè)膜和冷卻水膜的熱流阻取決于設(shè)備幾何形狀、流速、粘度、比熱和導(dǎo)熱系數(shù)。中央空調(diào)維修過(guò)程中，速度對(duì)管內(nèi)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(shè)計(jì)通常容納少量污垢。然而，如果結(jié)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(guò)程溫度的程度。即使沒(méi)有做到這一點(diǎn)，轉(zhuǎn)移過(guò)程也是低效的，可能會(huì)造成浪費(fèi)。

管道的傳熱阻力只取決于結(jié)構(gòu)材料，不隨時(shí)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(duì)數(shù)平均溫差(DTm)是一個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式，它求解換熱器各點(diǎn)兩種流體之間的溫差。對(duì)于真正的逆流或順流:

當(dāng)流體狀態(tài)不變時(shí)，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(yùn)行。對(duì)于不是真正逆流的交換器配置，可以修正計(jì)算的DTm公式。

監(jiān)視

傳熱方程可用于監(jiān)控傳熱設(shè)備的狀態(tài)或處理程序的效率。中央空調(diào)維修管阻力恒定；系統(tǒng)幾何不變。如果過(guò)程側(cè)和冷卻水側(cè)的流速保持恒定，膜阻力也將保持不變。U系數(shù)測(cè)量值的變化可用于估算結(jié)垢量。如果u系數(shù)不變，則在極限側(cè)不會(huì)發(fā)生縮放。當(dāng)交換器違反規(guī)則時(shí)，u系數(shù)降低。因此，在手術(shù)過(guò)程中比較u值可以提供關(guān)于清潔需求的有用信息，并可用于監(jiān)測(cè)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(shè)計(jì)條件進(jìn)行比較。清潔系數(shù)(Cf)通過(guò)以下百分比獲得:

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

根據(jù)工藝流體和冷卻水的預(yù)期條件，換熱器通常采用0.001至0.002的比例系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

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